6DLS：基于 6D 极限曲面建模非平面摩擦表面接触用于抓取
机器人学
2021-03-30 v4
摘要
当可变形夹爪变形贴合物体的非平面局部几何时，机器人使用可变形夹爪的抓取会产生非平面表面接触。通过非平面表面接触可传递的摩擦力与力矩均为三维，从而产生六维摩擦 wrench（6DFW）。将传统平面接触模型应用于此类接触会得到过于保守的结果，因为这些模型未考虑非平面表面几何，且仅计算出 6DFW 的三维子集。为解决该问题，我们结合微分几何与库仑摩擦的概念推导了非平面表面的 6DFW。我们还提出了两种 6D 极限曲面（6DLS）模型，由著名的三维 LS（3DLS）模型推广而来，用于描述接触的摩擦-运动约束。我们通过将 6DLS 模型拟合到由六个参数化表面以及来自 24 个刚性物体有限元方法仿真的 2,932 个网格化接触所获得的 6DFW 样本来评估这些模型。我们进一步提出了一种通过为每个接触构建基于 6DLS 模型的抓取 wrench 空间来预测多接触抓取成功的算法。为评估该算法，我们使用 KUKA 机器人与可变形平行夹爪收集了十个 3D 打印物体的 1,035 次物理抓取数据。在我们的实验中，该算法达到了 66.8% 的精确率（与假阳性预测成反比的度量）和 76.9% 的召回率（与假阴性预测成反比的度量）。6DLS 模型在相似精确率下将召回率较 3DLS 模型提高了至多 26.1%。
引用
@article{arxiv.1909.06885,
title = {6DLS: Modeling Nonplanar Frictional Surface Contacts for Grasping using 6D Limit Surfaces},
author = {Jingyi Xu and Tamay Aykut and Daolin Ma and Eckehard Steinbach},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.06885},
year = {2021}
}