基于形状估计柔性线性对象的力力互动

本工作提出一种解析方法，仅通过观察到的形状即可检测和估计作用于柔性线性对象（DLOs）的外部力。在许多机器人-线缆交互任务中，接触点并非仅限于机器人末端执行器，而是发生在机器人身体的其他位置。这些场景常见于机器人通过轻推间接操控线缆，或线缆作为环境中的被动障碍物。准确识别这些互动对于安全和高效的轨迹规划至关重要，有助于防止线缆损坏、避免受限的机器人运动，并缓解潜在风险。现有方法常依赖高成本的外部力扭矩传感器，或要求接触发生在末端执行器处才能准确估力。利用深度相机获取的线缆形状信息，并假设线缆处于或接近静力平衡状态，本方法无需额外先验知识即可估计外部力的位置和大小。通过利用推导得到的一致性条件，并基于力扭矩沿线缆的平衡求解线性方程组实现上述目标。该方法通过仿真验证实现了高精度，并通过实际实验在所选互动场景中展示了准确估力。