面向高速连接器装配的柔顺手指仿真优化研究
机器人学
2025-09-15 v1
摘要
机械柔顺性是动态富接触操作的关键设计参数，影响着接触几何变化下的任务成功率和安全性鲁棒性。软体机器人结构（如柔顺手指）的设计需要选择影响几何形状和刚度的设计参数，进而影响操作性能和鲁棒性。如今，这些参数通过硬件迭代（耗费大量开发时间）或简化模型（如平面模型）来选择，而后者无法应对复杂的操作任务目标。动态仿真的改进，尤其是接触和摩擦建模，为机械柔顺性提供了潜在的设计工具。我们提出了一种基于仿真的柔顺机构设计工具，允许针对任务级目标（如成功率）进行设计。该工具应用于结构化柔顺手指的设计参数优化，以减少插接任务中公差窗口内的失败案例。随后在真实机器人上使用基准 NIST 任务板中的任务验证了鲁棒性的提升。手指刚度影响公差窗口：优化后的参数可将容差范围扩大 2.29 倍，补偿高达 8.6 mm 的工件变化。然而，这些趋势仍具有任务特异性。在某些任务中，最高刚度产生最宽的容差范围，而在其他任务中则观察到相反的现象，这表明需要能够考虑应用特定几何形状和动力学的设计工具。
引用
@article{arxiv.2509.10012,
title = {Towards simulation-based optimization of compliant fingers for high-speed connector assembly},
author = {Richard Matthias Hartisch and Alexander Rother and Jörg Krüger and Kevin Haninger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.10012},
year = {2025}
}