实验室自动化的双臂层次规划：振动料篮操作
机器人学
2025-09-19 v1
摘要
本文针对材料实验室振动料篮操作的挑战进行了研究，聚焦三个关键任务：1) 在 3 cm 间隙空间中的双臂 lid 操作，2) 重叠工作空间内的双手递送，3) 受阻的粉末样本容器递送且需满足取向约束。这些任务带来了显著挑战，包括狭窄通道中的低效采样、为防止漏出而需平滑轨迹，以及常规方法生成的次优路径。为克服这些挑战，我们提出一种层次规划框架，结合 Prior-Guided Path Planning 与 Multi-Step Trajectory Optimization。前者使用有限高斯混合模型提高狭窄通道的采样效率，后者通过缩短、简化、施加关节约束和 B 样条平滑来优化轨迹。实验结果表明，该框架有效果：规划时间缩短最高可达 80.4%，waypoint 数量降低 89.4%。此外，系统在物理实验中完整执行了振动料篮操作工作流程，验证了其在复杂实验室自动化中的实际可行性。
引用
@article{arxiv.2509.14531,
title = {Dual-Arm Hierarchical Planning for Laboratory Automation: Vibratory Sieve Shaker Operations},
author = {Haoran Xiao and Xue Wang and Huimin Lu and Zhiwen Zeng and Zirui Guo and Ziqi Ni and Yicong Ye and Wei Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.14531},
year = {2025}
}