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机器人连续性接触状态估计与软组织异常识别方法

郑昊辰 刘成沛 翟雪倩 吴鸿敏

自动化与信息工程2025,Vol.46Issue(5):30-37,8.
自动化与信息工程2025,Vol.46Issue(5):30-37,8.DOI:10.12475/aie.20250504

机器人连续性接触状态估计与软组织异常识别方法

A Method for Robotic Continuous Contact State Estimation and Soft Tissue Abnormality Identification

郑昊辰 1刘成沛 2翟雪倩 3吴鸿敏3

作者信息

  • 1. 五邑大学轨道交通学院,广东 江门 529020||广东省科学院智能制造研究所/广东省现代控制技术重点实验室,广东 广州 510070
  • 2. 五邑大学轨道交通学院,广东 江门 529020
  • 3. 广东省科学院智能制造研究所/广东省现代控制技术重点实验室,广东 广州 510070
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摘要

Abstract

Aiming at the problems of difficult deformation prediction,unknown contact attributes,discontinuous dynamic models,and low accuracy in abnormal tissue identification during robot-soft tissue interaction,a method for robot continuous contact state estimation and soft tissue abnormality identification is proposed.The contact stiffness is predicted by combining an Extended Kalman Filter with semi-implicit integration.The Hertz contact model and the Coulomb friction model are utilized to perceive the normal contact force and the contact friction force,respectively.An admittance control model incorporating error feedback is constructed to ensure interaction stability,thereby enabling effective identification of abnormal tissues.The effectiveness and robustness of the proposed method were validated through experiments on identifying abnormalities in silicone-based soft tissues and ex vivo porcine liver tissues.

关键词

状态估计/异常识别/导纳控制/接触刚度/赫兹接触模型/库伦摩擦模型

Key words

state estimation/abnormality identification/admittance control/contact stiffness/Hertz contact model/Coulomb friction model

分类

信息技术与安全科学

引用本文复制引用

郑昊辰,刘成沛,翟雪倩,吴鸿敏..机器人连续性接触状态估计与软组织异常识别方法[J].自动化与信息工程,2025,46(5):30-37,8.

基金项目

国家自然科学青年基金(62203126) (62203126)

粤港科技创新联合项目(2023A0505010014). (2023A0505010014)

自动化与信息工程

1674-2605

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