基于视觉增强统一力-阻抗控制的未知刚性三维曲率视触觉探索

尽管力控触觉机器人近期取得了进展，但将其集成到制造环境中仍具挑战性，尤其是在复杂环境中。为非专家简化机器人技能编程对于增加机器人在制造业中的部署至关重要。本研究提出了一种创新方法——视觉增强统一力-阻抗控制（VA-UFIC），旨在直观地探索未知三维曲率。VA-UFIC 的突出之处在于无缝融合了视觉与触觉数据，能够探索三维中多样的接触形状，包括点接触、具有凹凸曲率的平面接触以及涉及接触丢失的场景。我们方法的一个关键组件是鲁棒的在线接触对齐监测系统，该系统考虑了触觉误差、局部表面曲率和姿态，便于在探索过程中自适应调整机器人刚度与力调节。我们在控制框架中引入了虚拟能量罐以确保安全性和稳定性，有效解决了视触觉探索中固有的安全问题。使用 Franka Emika 研究机器人进行的评估表明，VA-UFIC 在探索未知三维曲率的同时能遵守任意定义的力-运动策略，展现了其有效性。通过无缝集成视觉与触觉感知，VA-UFIC 为复杂环境的直观探索提供了一条有前景的途径，其潜在应用涵盖制造、检测及其他领域。