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从触达到插入:亚毫米公差下的触觉增强精密装配

文章摘要

本文提出一种触觉增强的两阶段方法,结合模仿学习和强化学习,用于高精度装配中的紧密公差插入任务。第一阶段通过模仿学习学习抓取并接近目标区域的策略;第二阶段通过强化学习执行插入并在接触交互中实现故障恢复。通过引入触觉组采样和触觉评论家,提升了插入性能并保持低接触力。在0.05毫米的最严苛间隙下,成功率达67%,最大接触力降低60%,扭矩降低44%。

来源arXiv Robotics作者: Xinpan Meng, Siyao Huang, JingPu Yang, Muyuan Ma, Zhenghua Ma, Lijun Han, Gao Yuan, Houcheng Li, Long Cheng
从触达到插入:亚毫米公差下的触觉增强精密装配
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高精度装配中,紧密公差的插入任务是一项关键挑战。微小的位姿误差可能导致卡滞或过大的相互作用力,使得获得稳健且安全的插入策略极为困难。来自北京理工大学等机构的研究团队(作者:Xinpan Meng、Siyao Huang、JingPu Yang、Muyuan Ma、Zhenghua Ma、Lijun Han、Gao Yuan、Houcheng Li、Long Cheng)在2026年5月6日提交的一篇论文中,提出了一种触觉增强的两阶段方法,结合了模仿学习(IL)和强化学习(RL),以解决这一问题。

该方法分为两个阶段。第一阶段,模仿学习学习一个具有位置泛化能力的接近策略,能够抓取销钉并将其带到目标区域附近。该策略通过演示数据训练,使其能够适应不同的起始位置。第二阶段,强化学习执行插入动作,并在接触丰富的交互过程中实现故障恢复。RL智能体通过试错学习,在插入过程中不断调整动作,以避免卡滞。

为了充分利用触觉反馈,研究团队引入了两种创新技术。首先,触觉组采样在训练期间增加关键接触段的覆盖范围,确保模型对重要接触模式有足够的学习。其次,触觉评论家更准确地评估策略值,帮助RL智能体在保持低接触力的同时提高成功率。这些技术使得方法在多种孔几何形状和间隙设置下均有出色表现。

实验部分,研究者设计了五种孔几何形状(包括圆形、方形等)和三种间隙设置(0.05毫米、0.1毫米、0.2毫米)。在最具挑战性的0.05毫米间隙下,该方法实现了67%的成功率,同时将最大接触力降低了60%,扭矩降低了44%。与基线方法相比,性能显著提升,证明了该方法的有效性和安全性。

这项研究对精密制造领域具有重要意义,特别是对于电子设备组装、微型机械加工等需要高精度操作的场景。未来,该方法有望进一步优化,应用于更复杂的装配任务,推动自动化生产的发展。

展开要点与分析

文章情报

工程师进阶

要点

  • 提出两阶段方法:模仿学习用于接近,强化学习用于插入和恢复。
  • 引入触觉组采样和触觉评论家以更好地利用触觉反馈。
  • 在0.05毫米间隙下达到67%成功率,同时显著降低力和扭矩。

要点与分析由自动化流程生成,可能有误,请结合原始来源核实。