Modeling, Simulation, and Application of Spatio-Temporal Characteristics Detection in Incipient Slip

要約

初期のスリップ検出は、ロボットの把握および操作タスクの重要なフィードバックを提供します。
ただし、多様なオブジェクトプロパティと複雑な労働条件の下で適応性を維持することは依然として困難です。
この記事では、スリップの時空間的特徴を完全に表すことの重要性を強調し、初期のスリップモデリングと検出のための新しいアプローチを提案します。
局所的な変位現象の分析に基づいて、特徴的なひずみ速度極端なイベントとローカルスリップ状態との関係を確立します。
このアプローチにより、スティックスリップ領域の空間分布と時間的ダイナミクスの両方を検出できます。
また、提案された方法は、視覚ベースの触覚センサーなどのひずみ分布センシングデバイスに適用できます。
シミュレーションとプロトタイプ実験では、異なる接触幾何学、摩擦係数、および組み合わせ荷重を含む、さまざまな接触条件の下でこのアプローチの有効性を検証しました。
実験は、この方法が初期のスリップを正確かつ確実に描写するだけでなく、摩擦パラメーターの推定と適応型グレーシング制御を促進することを実証しました。

要約(オリジナル)

Incipient slip detection provides critical feedback for robotic grasping and manipulation tasks. However, maintaining its adaptability under diverse object properties and complex working conditions remains challenging. This article highlights the importance of completely representing spatio-temporal features of slip, and proposes a novel approach for incipient slip modeling and detection. Based on the analysis of localized displacement phenomenon, we establish the relationship between the characteristic strain rate extreme events and the local slip state. This approach enables the detection of both the spatial distribution and temporal dynamics of stick-slip regions. Also, the proposed method can be applied to strain distribution sensing devices, such as vision-based tactile sensors. Simulations and prototype experiments validated the effectiveness of this approach under varying contact conditions, including different contact geometries, friction coefficients, and combined loads. Experiments demonstrated that this method not only accurately and reliably delineates incipient slip, but also facilitates friction parameter estimation and adaptive grasping control.

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