← 返回论文列表

抓取中的两自由度振动输送
Two Degree-of-Freedom Vibratory Transport in a Grasp

作者: C. L. Yako, Shenli Yuan, Kenneth Salisbury
arXiv: 2605.30780v1
分类: cs.RO
📝 论文摘要
本文利用非对称振动展示了抓取零件的二自由度(DoF)手内操作。通过移动表面的闭环位置控制实现非对称振动,该表面向待操作零件施加周期性粘滑波形。我们通过分析揭示了两个振动波形参数——粘附加速度和滑动加速度——在对抗重力运动时对平均零件速度的影响。随后使用实验装置验证理论趋势,其中挤压力受控且零件运动由高分辨率编码器记录。我们还开发了一种具有单向平移和绕表面法线旋转能力的二自由度振动表面。在平行夹爪配置中使用两个此类二自由度表面,实现了多种抓取零件的双向平移和旋转,并证明相同的平移波形趋势也适用于面内旋转。

📊 核心分析

🎯 研究动机
- 解决在**抓取(grasp)** 过程中实现部件的**多自由度(DoF)手中操作(in-hand manipulation)** 问题 - 现有**振动运输(vibratory transport)** 方法大多局限于单自由度或未考虑重力影响 - 研究背景:**非对称振动(asymmetric vibrations)** 可用于驱动部件运动,但缺乏对**两自由度(2-DoF)** 操作及参数效应的系统分析
🔧 核心方法
- 通过**闭环位置控制(closed-loop position control)** 的移动表面产生**非对称振动(asymmetric vibrations)**,施加**周期性粘滑波形(periodic stick-slip waveform)** 到被操作部件 - 分析两个关键波形参数——**粘附加速度(sticking acceleration)** 和**滑动加速度(slipping acceleration)** 对**平均部件速度(average part velocity)** 的影响(对抗重力) - 搭建实验平台,控制**夹紧力(squeeze force)** 并用**高分辨率编码器(high-resolution encoder)** 记录部件运动 - 开发**2-DoF振动表面(2-DoF vibratory surface)**,支持一个方向的**平移(translation)** 和绕表面法线的**旋转(rotation)**,并将两个此类表面集成到**平行夹爪(parallel jaw gripper)** 配置中
💡 核心创新
- **首次** 在**抓取(grasp)** 中实现**两自由度(2-DoF)振动运输**,同时支持**双向平移(bidirectional translation)** 和**面内旋转(in-plane rotation)** - **理论推导** 并实验验证了重力作用下粘滑波形参数对部件速度的影响规律,填补了该方向的分析空白 - **发现平移的波形趋势** 同样适用于旋转运动,揭示了**统一驱动机制**
🏆 总体贡献
- 为**手中操作(in-hand manipulation)** 提供了一种基于**振动运输(vibratory transport)** 的**两自由度(2-DoF)** 解决方案 - 建立了**波形参数-运动速度** 的量化关系,有助于未来系统的参数优化 - 展示了**多种抓取部件** 的**双向平移与旋转** 能力,验证了方法的通用性