5.12 操作性和灵巧性
操作性是指机器人能够抓取（Grasp）并操作（Manipulate）人类生产生活环境中大量的日常物品。由于日常用品的形状、大小、材质和重量都不一样，在缺乏如人类一般精准的物品定位和位姿识别算法及设备，以及如人类一般的灵巧的在线抓取策略生成的情况下，人类社会环境中的机器人移动操作是一项具有相当挑战的任务。
为了解决这个问题，主要从以下三个方向努力：① 协作型灵巧机械臂的研发。目前，KUKA 开发的的轻型机械臂（Light Weight Robot [18] ），如LWR 4+、LWR iiwa 和 Universal Robots 的 UR 系列机器人[19]已经逐步成为移动操作机器人的标准配置。这类机器人的特点是自重较轻，负载在 10kg 左右。6 个或 7 个自由度，提供了抓取所需要的灵巧性。其关节的转矩感知能力，适合机器人与环境的交互。② 末端执行器的开发。移动操作机器人往往需要配以特殊的末端夹具以适应特定的物体，因为灵巧手类的末端执行器（虽然一直是通用型移动操作机器人的标配），如 Barrett Hand [20]或者 Adaptive Hand [21] 尚无法在工业级移动操作机器人上广泛使用（见图 6，图中从左至右分别为 Justin@DLR、PR2@Willow Garage、ARM@Max Planck Institute）。开发能够进行末端执行器模块化自动切换或者特种的末端执行器（如真空吸盘、可适应性夹具），成为工业用移动操作机器人的主要手段（见图 7）。③ 在线灵巧抓取和操作。大量的硬软件工具使得机器人已具备类人的灵巧抓取能力。当前主要任务，依然是如何采用最简单的硬件配置，来实现高效复杂的物体抓取、在线的立体视觉物体定位和识别[22-24] 、在线的抓取算法（如当前兴起的基于数据驱动的抓取策略生成[25-26] ）。另一个跟抓取相关的研究是操作。机器人不仅需要能够抓起物体，还必须能够具备一定的操作能力，如在手操作（In-Hand Manipulation [27] ）或者非抓取类操作（Non-prenhensile [28] ）。
