基于有限元方法的估计-修正技术：利用最小压痕集对可变形物体内部的空腔结构进行分类和几何参数估计 作者：Thibaut Morant、María Cordero-Alvarado、Tianyi Yang、Koshi Kurosawa、Yuto Tanizaki、Nahoko Nagano 和 Wenwei Yu

《Sensors》：FEM-Based Estimation–Correction with Minimal Indentation Set for Internal Cavity Classification and Geometry Estimation in Deformable Objects Thibaut Morant, María Cordero-Alvarado, Tianyi Yang, Koshi Kurosawa, Yuto Tanizaki, Nahoko Nagano and Wenwei Yu

　　

摘要

从稀疏测量数据中准确估计可变形物体的内部结构仍然是机器人技术中的一个重大挑战。本文提出了一种三阶段识别框架来解决这一问题。首先，通过使用基于基线腔体模型和平面冲击压痕估计的预模拟FEM（有限元）力响应计算出的广义误差，确定一组最具信息量的压痕位置。然后，在估计阶段，仅利用测量的压痕响应来检测腔体类型并初步估计其几何参数。在修正阶段，通过在FEM模拟中重新模拟测量的压痕深度，并从模拟与实际力响应之间的差异中得出几何修正值，从而对这些参数进行细化。在两个阶段中使用的稳健损失函数减少了局部接触条件与假设模型不符时的测量数据的影响，提高了所有测试案例的可靠性。压痕深度是通过夹具的本体感知获得的，而RGB-D相机仅用于全局姿态对齐。在具有球形、长方体和金字塔形腔体的软立方体上的实验表明，在已知腔体类型和固定材料参数的情况下，该最小压痕数据集能够可靠地区分不同的腔体类型，并且该流程能够在误差范围内重建尺寸。将该框架扩展到非中心结构和未知材料仍然是未来的研究方向。