机械臂方向 调研与审计综合报告
调研时间：2026-05-24 | 范围：MPC/优化/控制理论（排除纯RL/VLA） 数据来源：7个调研agent + 2个审计agent
一、现有结构（47文件，67085行）
M/P系列（17文件，审计结论：状态极好）
- 知识点覆盖率>95%，Quick-Start路径完整自洽
- 版本号基本一致(Pinocchio"3.x"稳健写法，MoveIt2 Kilted明确)
- 第四篇(F11/F12/D11/D12/M16)按预期未创建
- 6章代码比例超6:4规范：P02(65%), M12(64%), M14(63%), M15(60%), M13(58%), P01(57%)
- M11/M12 EtherCAT内容有重叠
F系列周数失衡（最紧迫问题）
| 章节 | 行数 | 大纲周数 | 实际周数 | 偏差 | 问题 |
|---|---|---|---|---|---|
| F01 | 1658 | 1 | 1 | 0 | OK |
| F02 | 1593 | 2 | 2 | 0 | OK |
| F03 | 1560 | 2 | 2 | 0 | OK |
| F04 | 1544 | 2 | 3 | +1 | 膨胀 |
| F05 | 1691 | 1 | 3 | +2 | ros2_controllers源码深挖 |
| F06 | 1720 | 3 | 5 | +2 | 端口Hamilton展开过多 |
| F07 | 1626 | 4 | 4 | 0 | OK |
| F08 | 1670 | 3 | 4 | +1 | 轻微膨胀 |
| F09 | 1781 | 5 | 3 | -2 | MPC/优化视角缺失 |
| F10 | 1665 | 5 | 2 | -3 | capstone严重缩水 |
D系列（基本良好，有缺口）
| 章节 | 行数 | 大纲周数 | 实际周数 | 偏差 | 问题 |
|---|---|---|---|---|---|
| D01 | 1684 | 2 | 2 | 0 | OK |
| D02 | 1658 | 2 | 4 | +2 | 膨胀但质量高 |
| D03 | 1691 | 2 | 2 | 0 | OK |
| D04 | 1551 | 2 | 2 | 0 | OK |
| D05 | 1544 | 2 | 2 | 0 | OK |
| D06 | 1579 | 2 | 2 | 0 | 波变量2025缺失 |
| D07 | 1655 | 2 | 2 | 0 | OK |
| D08 | 1636 | 2 | 2 | 0 | 偏数据采集 |
| D09 | 1815 | 4 | 3 | -1 | 收缩 |
| D10 | 1812 | 4 | 3 | -1 | 透明度未量化 |
二、审计Bug清单
P0
- F09过度偏RL：缺MPC辅助力控、贝叶斯优化调阻抗、可微仿真+力控
- F10严重缩水：5周→2周，缺变阻抗三模式/Sim2Real/YAML DSL/性能基准
- D06波变量2025：大纲写"三通道最新设计"，文件完全空白，最新引用2011年
- ISO 10218-1/2：大纲声明但文件仅一句带过，缺SRS/SLS/STO
- ISO 12100风险评估：大纲列出完全未覆盖
P1
- F05/F06膨胀：实际3/5周vs大纲1/3周
- D08缺无力反馈系统稳定性分析
- D10遥操作透明度未量化
- M02 Drake v1.52新特性偏弱
- M04 CCD扫掠体积未独立成节
三、2025-2026技术调研
3.1 GPU加速规划
| 工作 | arXiv | 效果 |
|---|---|---|
| cuRoboV2 | 2603.05493 | B-spline+GPU TSDF, 99.7%成功率, 48-DoF |
| cuMotion MoveIt2插件 | — | 生产级规划器 |
| cuRobo工业扩展 | 2508.04146 | <50ms规划 |
| pRRTC GPU RRT-Connect | 2503.06757 | 165x加速 |
| VAMP-MR多臂 | AAAI 2026 | 10-100x |
| SBAMP自适应混合 | 2511.12022 | RRT*+Lyapunov |
3.2 轨迹优化
| 工作 | arXiv | 方法 |
|---|---|---|
| CRISP接触隐式凸优化 | 2502.01055 | 成功率0-20%→70-90% |
| GCS凸集图 | Science Robotics | 全局最优保证 |
| 层次化接触TO | 2503.07963 | MILP+NLP |
| 拓扑驱动并行 | 2401.06021 | 多同伦类逃逸局部极小 |
| 物理驱动数据生成 | 2502.20382 | TO精炼示教 |
3.3 IK
| 工作 | arXiv | 效果 |
|---|---|---|
| HJCD-IK | 2510.07514 | 比cuRobo快1.06-1.93x |
| GeoFIK | 2503.03992 | 螺旋理论Franka几何IK |
3.4 时间最优
- SOCP时间-jerk联合(Actuators 2025)
- 笛卡尔空间TOPP扩展
- S-TOPP树结构搜索
3.5 MPC操作
- MuJoCo全身MPC(2503.04613): iLQR
- 双臂MPC(2410.22910): Bilevel, Bezier+预测导纳
- GPC生成式预测控制(2510.14643): 条件流匹配
3.6 碰撞检测
- 神经SDF用于NMPC(IJRR 2025)
- GPU光追CCD(2409.09918)
- cuRoboV2 TSDF 99%召回
3.7 力控理论
| 工作 | 来源 | 方法 |
|---|---|---|
| Barrier Lyapunov变阻抗 | Nonlinear Dynamics 2026 | 误差有界保证 |
| Certified Gaussian Manifold | 2511.16330 | 稳定流形采样 |
| 扩散阻抗学习 | 2509.19696 | Transformer生成阻抗, 100%成功 |
| FILIC力引导模仿 | 2509.17053 | 双环力引导+阻抗 |
| 高阶有限时间GMO | IJRNC 2025 | 有限时间收敛外力估计 |
3.8 触觉
| 工作 | 来源 | 内容 |
|---|---|---|
| DIGIT 360 | Meta+GelSight | 全指尖18+模态 |
| FARM触觉扩散 | 2510.13324 | 触觉条件化DP |
| SA-KLQR柔性工具 | 2503.21491 | Koopman+LQR |
| 双臂触觉MPC | 2509.22421 | 多智能体MPC |
| TacEva | Adv.Intell.Syst.2026 | 首个标准化评测 |
3.9 安全
| 工作 | arXiv | 方法 |
|---|---|---|
| ISO 10218-2:2025 | — | 29体区, PFL/SSM显式 |
| OSCBF | 2503.06736 | 操作空间数百约束实时 |
| 动能限制CBF | 2411.02186 | 最小侵入阻尼 |
| 层级CBF | 2505.16055 | 敏感部位更强 |
| SafePR | 2501.17773 | 72次碰撞<275ms |
| DeLaN碰撞 | RCM 2026 | 深度拉格朗日网络 |
3.10 被动性
- IFIC多腔能量储备(2510.17341): 阀控双腔+端口Hamilton
- 线性化能量罐+MPC(TRO 2025): 非线性→可嵌入MPC
- 三大趋势：CBF几何→能量域；端口Hamilton+能量罐统一；构造性稳定
3.11 双臂协调MPC
- P-MPCIC被动MPC(IEEE 2025): 形式化被动性保证
- Bilevel MPC(2410.22910): 双层双臂在线柔顺
- Bilevel时间最优(2506.03982): 凸下层
- MODAP(2404.06758): 任务+运动联合
- 3D CBF安全(2503.11791): 集中/分散多臂
- 内/外力自适应阻抗(RAS 2025)
3.12 遥操作理论
- 数据驱动波变量(2512.08436): LSTM+被动性验证
- 线性化能量罐+MPC(TRO 2025)
- PiLSTM时延(2402.16587): +29.7%
- CBF共享自主(2511.19869): 安全区→控制权切换
- BarrierIK(ICRA 2026): CBF嵌入IK
- 四通道双边无力传感器(2507.06174)
3.13 运动规划理论
- GCS(Science Robotics): 凸集图全局最优
- cpRRTC: GPU并行约束规划
- CBS扩展(pc-dbCBS, 2505.10355): 物理耦合多机
- CB-MPC: CBS+MPC融合
四、建议新增章节
| 新章节 | 理由 | 优先级 |
|---|---|---|
| F11_触觉传感与触觉控制 | DIGIT 360, 触觉MPC, ISO 10218-2:2025 | P1 |
| M16_接触丰富操作优化 | CRISP/层次化接触TO/手内操作 | P1 |
| F12_端口Hamilton与被动性 | 多腔能量罐/线性化能量罐+MPC | P2 |
五、需更新章节
| 章节 | 补充内容 | 优先级 |
|---|---|---|
| M09 | cuRoboV2, cuMotion MoveIt2 | P0 |
| F06 | ISO 10218-2:2025, CBF动能限制, OSCBF, SafePR, 构造性稳定 | P0 |
| F09 | 补MPC力控节: 在线辨识→MPC, MPPI力控, BO调阻抗 | P0 |
| F10 | 扩充2→4周: 变阻抗三模式, Sim2Real, YAML DSL | P0 |
| D06 | 波变量三通道, 数据驱动(2512.08436), 5G时延 | P0 |
| M03 | HJCD-IK, GeoFIK | P1 |
| M04 | GPU光追碰撞, cuRoboV2 TSDF | P1 |
| M05 | CRISP | P1 |
| M07 | pRRTC, SBAMP | P1 |
| M08 | GCS, 拓扑并行 | P1 |
| M10 | SOCP时间-jerk, 笛卡尔TOPP | P1 |
| M14 | cuMotion, Jazzy | P1 |
| D02 | Bilevel, GCS, MODAP | P1 |
| D03 | P-MPCIC, 自适应内/外力 | P1 |
| D07 | PiLSTM | P2 |
| D08 | CBF共享自主, 无力反馈稳定性 | P2 |