机器人阀门转动：利用反作用力矩反馈进行轴向不对中校正
Robotic Valve Turning: Axial Misalignment Correction Using Reaction Torque Feedback
- Nanyang Technological University（南洋理工大学）
- Singapore University of Social Sciences（新加坡新跃社科大学）
- Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
- R3 Institute（R3研究所）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
AI总结：
提出利用反作用力矩反馈的触觉控制律，校正机器人阀门操作中的轴向不对中，证明均匀渐近稳定，并在Kinova Gen3上实验验证，中位误差在2.46°以内。
AI中文摘要：
在这项工作中，我们提出了一种触觉更新控制律，利用反作用力矩来校正机器人操作阀门过程中的轴向不对中。与基于视觉的估计（可能受到标定误差、遮挡和接触几何不确定性的影响）不同，反作用力矩直接来源于夹持器与阀门之间的物理交互。误差（不对中）向量与这些力矩之间存在几何关系。本工作的主要目标是提出一种利用该几何特性的稳定控制器。我们的控制律被证明是均匀渐近稳定的。进行了仿真以验证。此外，我们使用Kinova Gen3机器人手臂在3个不同阀门位置对初始不对中范围从$-15^\circ$到$15^\circ$进行了实验测试，以检验我们方法的鲁棒性，并报告了所得数据分布。在所有18个测试案例中，中位不对中的绝对值在$2.46^\circ$以内，反作用力矩的中位绝对值在$0.23\mathrm{Nm}$以内。
英文摘要：
In this work, we propose a haptic update control law that uses reaction torques to correct axial misalignment during robotic valve manipulation. Unlike vision-based estimates, which can be affected by calibration errors, occlusion, and uncertainty in the contact geometry, reaction torques arise directly from the physical interaction between the gripper and valve. A geometric relationship exists between the error (misalignment) vector and these torques. The primary aim of this work is to propose a stable controller exploiting this geometric property. Our control law is proven to be uniformly asymptotically stable. Simulations are performed for verification. Furthermore, we experimentally test the robustness of our method using a Kinova Gen3 robotic arm for initial misalignments ranging from $-15^\circ$ to $15^\circ$ at 3 different valve positions and report the resulting data distribution. The absolute value of the median misalignment across all 18 test cases is found to be within $2.46^\circ$ and that of reaction torques within $0.23\mathrm{Nm}$.
