连续体机器人动量观测器接触估计的模态空间公式化及不确定性影响研究
机器人学
2025-05-07 v1
摘要
过去，连续体和软体机器人的接触检测工作局限于基于静力学或运动学的方法，这些方法假设了圆形弯曲曲率或已知的弯曲轮廓。在本文中，我们将广义动量观测器接触估计方法应用于连续体机器人。这得益于利用近期在连续体机器人实时形状感知方面的成果，以及机器人动力学的模态空间表示。除了提出一种通过动量观测器估计由接触引起的广义力的方法外，我们还提出了一种约束优化方法来识别接触期间施加在机器人上的力旋量。我们还提出了一种方法来研究机器人动态状态中未建模偏差对接触检测方法的影响，并通过仿真和实验验证了我们的算法。我们还将动量观测器的性能与关节力偏差法（一种使用机器人完整动力学模型的直接估计方法）进行了比较。我们还展示了该方法向多段连续体机器人的基本扩展。本工作中呈现的结果将动态接触检测扩展到了连续体和软体机器人领域，并可用于提高大型连续体机器人在人机协作中的安全性。
引用
@article{arxiv.2505.03044,
title = {A Modal-Space Formulation for Momentum Observer Contact Estimation and Effects of Uncertainty for Continuum Robots},
author = {Garrison L. H. Johnston and Neel Shihora and Nabil Simaan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.03044},
year = {2025}
}