基于状态触发约束的非抓取操作接触隐式规划与控制

我们提出一种接触隐式规划方法，能够为非抓取操作问题生成接触交互轨迹，无需调参或定制初始猜测且成功率较高。这是通过利用状态触发约束（STCs）的概念来实现的，以连续方式捕捉由离散接触模式引发的混合动力学，而无需显式推理组合问题。STCs 能够通过严格不等式条件以连续方式触发任意约束。我们首先使用 STCs 开发一种自动接触约束激活方法，基于给定任务中接触候选的效用最小化有效约束空间。接着，我们引入一种基于 STCs 的库仑摩擦模型重构，相较于被广泛研究的基于互补约束的方法，更利于切向力的发现。最后，我们将所提摩擦模型纳入准静态平面推动的规划与控制中。基于 STC 的接触激活与摩擦方法的性能通过动态推动场景中的大量仿真实验进行评估。结果表明，我们的方法优于基于互补约束的基线，规划时间显著减少且成功率更高。随后，我们在仿真中将所提准静态推动控制器与基于混合整数规划的方法比较，发现我们的方法计算更高效且跟踪精度更优，且额外具备无需初始控制轨迹的优点。最后，我们展示硬件实验，证明即便在低速跟踪系统中，我们的框架也能实时执行复杂轨迹。