通过柔顺使能的接触构型实现通用机器人装配

接触可概念化为对以某种方式相互作用的两个物体所施加的一组约束。接触的性质，无论是点、线还是面，决定了在给定的力下这些物体彼此间如何运动，而一组接触可对物体运动提供部分或完全约束。数十年的工作探索了如何显式估计接触的位置及其动力学（例如摩擦特性），但所研究的方法计算代价高昂，且最终计算常存在显著不确定性。这影响了接触丰富型任务（对人类看似简单）的进一步进展，例如通用 peg-in-hole 插入。本工作中，我们不直接估计物体与其孔之间的个别接触动力学，而是通过研究柔顺使能的接触构型来解决该问题。更形式化地，接触构型根据施加于物体可用自由度上的约束来定义。我们不估计个别接触位置，而是将该计算抽象为隐式表示，使机器人能够在插入过程中通过随时间监测作用于末端执行器上的力，获取、保持或释放对物体的约束。使用柔顺机器人，我们的方法具有吸引力之处在于能够在无需孔确切位置或朝向的先验知识下，完成公差 <0.25mm 的工业相关插入任务。我们在更通用的插入任务上展示了我们的方法，例如市售非圆柱物体与开放世界插拔任务。