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A Complementarity-Based Framework for Soft-Robot Contact Modeling and Planning
DOI:10.1109/lra.2026.3723292.png)
摘要
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软体机器人主要被引入以实现与环境的安全、自适应交互,而这种交互从根本上依赖于接触。然而,为软体机器人建模和规划接触密集型交互仍具挑战性:沿机身的密集接触候选点会引入冗余约束和秩亏线性互补问题(LCPs),而高刚度与低摩擦之间的差异会导致严重的病态条件。现有方法依赖问题特定的近似或基于惩罚的处理。本文提出了一种基于互补性的框架,用于软体机器人的接触建模和规划,该框架在正向模拟和轨迹优化中采用一致的接触公式。我们开发了一种适用于离散化软体机器人的稳健LCP模型,并通过三阶段条件化流程解决这些挑战:惯性秩选择以移除冗余接触,Ruiz平衡以纠正尺度差异和病态条件,以及法向块上的轻量级Tikhonov正则化。基于相同的公式,我们引入了一种运动学引导的温启动策略,该策略通过互补约束数学规划(MPCC)实现接触动态轨迹优化,并在接触密集型球体操作任务仿真中展示了其有效性。总之,所提出的框架为软体机器人中的接触建模、仿真和规划提供了新的基础。
Keyword:
Soft robot
dynamics
contact modeling and planning
trajectory optimization
期刊
I
IF:
5.3
论文数:
1.9K
被引数:
3.9W

