操作与抓取

富接触操作

富接触操作,涵盖的是这样一类任务:机器人一直在触碰、摩擦、磕碰着各种东西,而且随着任务推进,这些接触一次次地建立又断开。想想插充电器、拧螺栓、把两块乐高积木卡到一起,或者把一根销钉塞进一个很紧的孔里。这些都不是把手臂从甲处平滑地挥过空气、移到乙处的那种动作;它们是靠“手感”做出来的活儿,整个过程里零件之间都在挤压、滑动、卡住、就位。

这类任务之所以难,是因为在僵硬的零件之间,极小的对不齐就会引出极大的力。一根销钉在进孔时哪怕偏心一根头发丝,它就会卡死,机器人会感到一记尖锐的反推;要是硬来,就会把东西弄坏。所以机器人不能闭着眼睛照着规划好的路径走——它必须“柔顺”,也就是一感到阻力就退让一点点,就像你自己的手会把一把没完全插进锁的钥匙轻轻晃动一下。这份“软”,再加上通过指尖或手腕去倾听受到的力,才让机器人能去“摸索”出正确的对齐,而不是一头撞过去。

正因为在这个尺度上,单凭位置永远不够准,富接触操作便把“运动”与“力的感知和退让”糅在一起:轻轻地推、感觉它卡在哪、顺着表面滑、让接触本身把零件引导到位。插装与装配——工厂里最家常的活计——正是经典的例子;而要让机器人做得像熟练工人那样行云流水,至今仍是一道活跃的前沿课题。

为了把一根圆销钉装进孔里,机器人把它放低到感觉出阻力,然后一边盯着反推力、一边做小幅的画圈和倾斜动作,让销钉沿着孔口边缘滑动,直到它“咔”地一下落进去。

销钉入孔:机器人是“摸”着进去的,而不是靠完美对准。

所谓“柔顺”,就是一感到阻力便退让一点点,而不是死守一条僵硬的路径;正是它,让富接触任务不至于卡死或弄坏零件。

又称
compliant manipulationcontact-rich tasks柔顺操作柔順操作