SandWorm：面向颗粒介质中螺旋驱动机器人的主动振动事件化视触觉感知
机器人学
2026-01-21 v1
摘要
由于不可预测的颗粒动力学，颗粒介质中的感知仍然具有挑战性。为应对这一挑战，我们提出了 SandWorm，一种通过蠕动运动增强移动能力的仿生螺旋驱动机器人，以及 SWTac，一种具有主动振动弹性体的新型事件化视触觉传感器。事件相机通过弹簧隔离机构与振动机械解耦，能够对动态和静态物体进行高质量的触觉成像。在算法设计方面，我们提出了一种 IMU 引导的时间滤波器来增强成像一致性，将 MSNR 提高了 24%。此外，我们系统地优化了 SWTac 的振动参数、事件相机设置和弹性体属性。受非对称边缘特征的启发，我们还通过 U-Net 实现了接触面估计。实验验证表明，SWTac 具有 0.2 mm 的纹理分辨率、98% 的石头分类准确率和 0.15 N 的力估计误差，而 SandWorm 在复杂地形中展示了多样的运动能力（最高 12.5 mm/s），成功在复杂颗粒介质中执行了管道疏通和地下探测任务（观察到 90% 的成功率）。现场实验进一步证实了该系统的实际性能。
引用
@article{arxiv.2601.14128,
title = {SandWorm: Event-based Visuotactile Perception with Active Vibration for Screw-Actuated Robot in Granular Media},
author = {Shoujie Li and Changqing Guo and Junhao Gong and Chenxin Liang and Wenhua Ding and Wenbo Ding},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.14128},
year = {2026}
}
备注
Accepted by IEEE Transactions on Robotics