GRAINS：颗粒材料中物体的接近感知
机器人学
2023-07-19 v2
摘要
接近感知可在无接触情况下检测物体存在。然而，由于颗粒材料（GM）缺乏视觉性与复杂特性，研究极少探索GM中的接近感知。本文中，我们提出一种基于三种颗粒现象（流化、阻塞与破坏楔区）的颗粒材料嵌入式自主接近感知系统（GRAINS）。GRAINS能以实时方式（至少约20赫兹）自动感知GM下方埋藏物体，并在不同颗粒中提前0.5~7厘米感知它们，无需视觉或触觉。受常见颗粒流化技术启发，我们为探针在GM中耙动引入一种结合线性与圆周运动的新螺旋轨迹。基于耙动中探针前方破坏楔区内发生颗粒阻塞时力升高的观测，我们采用高斯过程回归持续学习与预测力模式，并检测由颗粒阻塞导致的力异常以识别埋藏物体的接近感知。最后，我们将GRAINS应用于贝叶斯优化算法引导的探测策略，成功定位地下物体并利用无接触或无挖掘的接近感知勾勒其分布。该工作提供了一种简单而可靠的方法，具有在外星行星上无人干预建造居住基础设施的安全作业潜力。
引用
@article{arxiv.2307.05935,
title = {GRAINS: Proximity Sensing of Objects in Granular Materials},
author = {Zeqing Zhang and Ruixing Jia and Youcan Yan and Ruihua Han and Shijie Lin and Qian Jiang and Liangjun Zhang and Jia Pan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.05935},
year = {2023}
}
备注
35 pages, 5 figures,2 tables. Videos available at https://sites.google.com/view/grains2/home