Regrasping framework for Hybrid Compliant Grippers

Robotic manipulation remains among the most challenging problems in the field of robotics. The ability to manipulate objects in a complex environment is crucial for robots to perform tasks autonomously, assisting humans in their daily life operations or reducing the need of human intervention in dangerous environments. When it comes to the choice of the gripper, two main approaches can be identified: the use of complex multi-fingered hands that try to mimic the human hand, or the use of simpler grippers that have a reduced operational space but are easier to control and more robust. The adoption of the first approach is limited by the complexity of the control algorithms and the high cost of the hardware making it unsuitable for wide adoption. In this thesis, we focus on the second approach, and we present a novel manipulation algorithm that can be used to accomplish complex manipulation tasks with a simple hybrid compliant gripper. The adopted gripper combines traditional frictional grasping with suction cup grasping, allowing to create a variety of different grasps depending on the object to be manipulated. The algorithm is evaluated in simulation, and the results demonstrate that the hybrid gripper outperforms traditional unimodal grippers in terms of success rate. Furthermore, the findings highlight that a well-structured planning and control strategy can effectively compensate for hardware simplicity, enabling the execution of sophisticated manipulation tasks without requiring complex or expensive robotic hands.

La manipolazione robotica rimane uno dei problemi più sfidanti nel campo della robotica. La capacità di manipolare oggetti in un ambiente complesso è fondamentale affinché i robot possano svolgere compiti in modo autonomo, assistendo gli esseri umani nelle operazioni quotidiane o riducendo la necessità di intervento umano in ambienti pericolosi. Per quanto riguarda la scelta del gripper, si possono identificare due approcci principali: l'uso di mani multi-dita complesse che cercano di imitare la mano umana, oppure l'uso di gripper più semplici che hanno uno spazio operativo ridotto ma sono più facili da controllare e più robusti. L'adozione del primo approccio è limitata dalla complessità degli algoritmi di controllo e dall'elevato costo dell'hardware, rendendolo inadatto per un'adozione su larga scala. In questa tesi ci concentriamo sul secondo approccio e presentiamo un nuovo algoritmo di manipolazione che può essere utilizzato per svolgere compiti di manipolazione complessi con un semplice gripper ibrido (Hybrid Compliant Gripper). Il gripper adottato combina la presa frizionale tradizionale con la presa a ventosa, consentendo di creare una varietà di prese diverse a seconda dell'oggetto da manipolare. L'algoritmo è valutato in simulazione e i risultati dimostrano che il gripper ibrido supera i tradizionali gripper unimodali in termini di tasso di successo. Inoltre, i risultati evidenziano che una strategia di pianificazione e controllo ben strutturata può compensare efficacemente la semplicità dell'hardware, consentendo l'esecuzione di compiti di manipolazione sofisticati senza richiedere mani robotiche complesse o costose.