基于柔顺驱动手指步态与多模态规划的复杂手中操作

在操作中约束接触点固定在物体上会限制潜在的工作空间大小，因为运动受限于手的运动学拓扑结构。手指步态是缓解此类限制的一种途径。它允许接触被自由断开与重建，从而在不同的操作流形上作业。然而，这一能力传统上难以或无法实际实现。手指步态系统必须在接触切换过程中同时规划并控制物体上的力，同时保持稳定性。本工作通过利用系统柔顺性缓解了传统要求，使手能够在保持稳定抓取的同时更轻松地切换接触。我们的方法通过开发一个经由无触觉传感器或关节编码器的柔顺欠驱动手的正交安全模态进行操作的操纵规划器，实现了对抓取物体对抗重力的完整 SO(3) 手指步态控制。在操作过程中，低延迟的 6D 位姿物体跟踪器通过视觉提供反馈，使规划器能够在线更新其计划，从而自适应地从轨迹偏差中恢复。该方法的有效性通过真实机器人上操作凸面与非凸面物体得以展示。其鲁棒性通过抗扰动与长轨迹目标进行评估。据作者所知，这是首个在无支撑表面的情况下通过手指步态自主实现物体内完整 SO(3) 控制的工作，为实现真正的机器人手中操作能力阐明了宝贵的一步。