一种基于近端双侧视触觉与几何先验的柔性线性物体远端状态推断方法及系统

本发明涉及机器人触觉感知、柔性物体状态估计及智能操作，具体涉及一种基于近端双侧视触觉与几何先验的柔性线性物体远端状态推断方法及系统。

背景技术：

1、柔性线性物体是指长度显著大于横向尺寸，并且在外力作用下易产生弯曲、扭转或局部接触变形的细长柔性对象，包括导丝、导管、线缆、软管、绳索和细长杆件等。此类对象广泛应用于电气装配、线缆布设、设备维护、微创介入及柔性器械操作等场景。由于柔性线性物体具有高柔顺性、显著的非线性形变特征以及复杂的环境接触关系，其远端在操作过程中容易发生偏转、碰撞、弯曲或卡滞，而远端区域又常受到夹持机构、环境结构或狭窄操作空间的遮挡，因而难以持续获得其远端作用力和空间位置。

2、现有技术中，一类方案通过在柔性线性物体内部或远端集成光纤、应变、磁定位或其他传感元件，直接测量其形状、位置、姿态或接触状态。该类方案虽然能够提高远端状态的可观测性，但会增加系统结构复杂度和成本，并可能改变柔性线性物体原有的尺寸、质量分布或机械顺应性；同时还会对传感元件的封装、标定、连接方式及工作环境提出较高要求，因此在一次性、低成本、微小尺寸或不便进行远端集成的应用场景中受到限制。

3、另一类方案利用外部视觉、近端力觉或物理模型对柔性线性物体的远端状态进行间接估计。外部视觉在狭窄空间、强遮挡或复杂背景条件下难以持续获取柔性线性物体的完整构型；基于物理模型的方法通常依赖材料参数、边界条件、摩擦特性和接触假设，当夹持预载、初始夹持位置、接触方向或环境约束发生变化时，容易出现模型失配；仅利用近端单一时刻的触觉或力觉观测，则可能因不同远端状态对应相似的近端局部响应而产生状态映射歧义。

4、此外，柔性线性物体近端接触界面的局部形变不仅与当前远端状态有关，还受到初始夹持方向、夹持位置、接触深度及历史运动过程的共同影响。若仅使用单帧观测或仅考虑相邻时刻变化，难以同时表征触觉形变的瞬时变化和相对于初始接触状态的累计变化，也难以显式消除不同初始接触几何条件引起的试次间差异。

5、经检索，公布号为cn122185273a的中国发明专利公开了一种基于多模态感知与机器学习的机器人旋盖方法及系统，系统包括视觉感知模块、机器人旋盖装置、数据处理模块、螺距预测模块和控制模块。通过视觉感知非接触式获取瓶盖关键几何参数；随后控制机器人旋盖装置执行小角度往复旋拧动作，并通过触觉传感器实时采集多维力数据；对力数据进行预处理和特征工程构建后，输入至构建并经训练的基于机器学习的螺距预测模型，实时预测瓶盖螺距；融合视觉几何先验与预测螺距，解耦并映射为机械臂末端的轴向与旋转协同运动，实现对不同规格瓶体的自适应、高精度开盖或关盖操作。本发明能够显著提升机器人执行精细力控任务的鲁棒性、通用性和智能化水平。

6、经对比，对比文件与本技术均涉及双侧传感信息、几何信息与时序数据的联合利用，并通过机器学习模型对操作过程中难以直接获得的参数或状态进行预测，在“双侧感知、几何信息融合及时序学习”这一上位技术思路上具有一定关联。区别在于：

7、1、处理对象和所解决的技术问题不同。

8、对比专利针对瓶盖和螺纹瓶体，主要解决未知瓶盖螺距识别以及机器人自适应开盖、关盖问题。本方案针对导丝、导管、线缆、软管、绳索等柔性线性物体，主要解决远端受遮挡或不便布置传感器时，仅根据近端触觉信息推断远端作用力和绝对三维位置的问题。

9、2、传感数据的形式和物理含义不同。

10、对比专利通过夹爪两侧的触觉或力传感器分别采集三维力分量，左右两侧共同形成六通道力数据。本方案采用设置于柔性线性物体近端两侧的视触觉传感器，获取触觉表面多个标记点的三维位置坐标，并保留各标记点的标识信息和空间布局关系。

11、3、几何信息的来源和含义不同。

12、对比专利通过外部rgb-d视觉、实例分割和aruco标记获取瓶盖直径、瓶盖高度、瓶子直径及瓶子高度，所述几何信息主要表征瓶体整体尺寸。其中，瓶盖直径用于构建代理扭矩特征并间接进入螺距预测模型，瓶盖高度与预测螺距共同用于估算旋盖圈数。本方案的几何先验不依赖外部视觉，而是直接从柔性线性物体稳定夹持且尚未开始推送时的双侧视触觉初始接触帧中提取。每侧几何特征包括接触区域主方向角、无符号中心偏移量、接触区域平均深度、非接触区域平均深度和相对深度，左右两侧拼接形成十维试次级几何先验，用于描述该次推送的初始夹持方向、位置偏移和接触深度。

13、4、触觉特征构建方式不同。

14、对比专利以六通道力数据为基础，人工构建合力、力差、轴向力、代理扭矩、合力一阶和二阶差分以及动作阶段编码等22维时序特征。本方案根据触觉标记点的标识信息和二维布局，将标记点三维位置坐标映射为结构化触觉特征图；进一步计算当前特征图与前一采样时刻特征图之间的相邻帧差分，以及当前特征图与初始接触帧特征图之间的初始帧差分，并沿特征通道拼接形成双重差分触觉特征。相邻帧差分表征局部瞬时位移变化，初始帧差分表征相对于初始夹持状态的累计位移变化。

15、5、空间特征提取方式不同。

16、对比专利主要通过人工特征工程将原始力数据转化为22维特征张量。本方案利用参数固定的空间特征映射网络分别提取左右两侧结构化双重差分触觉特征中的空间信息，左右两侧共享同一组网络参数，并将两侧空间特征拼接形成双侧触觉时序特征。

17、6、几何信息与时序模型的融合方式不同。

18、对比专利主要将瓶盖直径用于代理扭矩特征计算，并将瓶盖高度用于后续旋盖圈数及运动轨迹规划。其模型明确采用bi-lstm和注意力机制进行螺距分类。本方案通过几何先验编码器对十维试次级几何先验进行编码，并根据编码结果生成循环时序建模模块的初始隐藏状态和初始记忆状态；同时将几何先验复制到各有效时间步，与时序状态特征再次融合后进行远端状态回归，使初始夹持条件持续作用于整个推断过程。

19、7、模型输出及推断方式不同。

20、对比专利通过一次小角度往复旋拧试探，预测一个瓶盖螺距类别或螺距值，并据此执行后续旋盖操作。本方案在各有效时间步连续输出柔性线性物体远端沿推送方向的作用力分量，以及远端末端在预设坐标系下的绝对三维位置。在当前实施方式中，完成一次完整推送试次后进行离线状态推断，而非仅输出单一对象参数。

21、8、技术效果和传感器使用阶段不同。

22、对比专利的主要技术效果是识别瓶盖螺距并规划旋转与轴向进给的协同运动，实现自适应开盖或关盖。本方案在模型训练阶段利用远端多维力传感器和电磁定位传感器提供监督标签，但在实际推断阶段仅需近端双侧视触觉观测，无需在柔性线性物体远端接入力传感器、定位传感器或电磁场发生器，从而适用于远端遮挡或不便集成传感器的操作场景。

23、综上，对比文件与本技术的关联主要体现在双侧感知、几何信息利用和时序机器学习这一较宽泛的技术框架上，但在处理对象、技术问题、传感数据形式、几何信息来源、特征构建方式、几何先验融合机制、模型输出、推断流程和技术效果方面均存在比较明显的区别。对比专利主要解决未知瓶盖螺距识别及机器人旋盖控制问题，本方案主要解决不同初始夹持几何条件及历史形变过程导致的柔性线性物体近端触觉—远端状态映射歧义问题。

24、因此，有必要提供一种无需在实际推断阶段于柔性线性物体远端布置力传感器或定位传感器，并能够综合利用近端双侧触觉观测的时序变化和初始接触几何条件的远端状态推断技术，从而在远端不可直接观测或视觉受遮挡的条件下，推断柔性线性物体远端沿推送方向的作用力分量以及远端末端在预设坐标系下的绝对三维位置。

技术实现思路

1、本发明旨在解决柔性线性物体操作过程中远端状态难以直接感知、外部视觉易受遮挡、远端传感器集成复杂，以及不同初始夹持几何条件和历史形变过程导致近端局部触觉与远端状态之间存在映射歧义的问题，提供一种融合双重差分触觉时序信息与初始接触几何先验的远端状态推断方法及系统，以根据近端双侧视触觉观测推断柔性线性物体远端沿推送方向的作用力分量和远端末端在预设坐标系下的绝对三维位置。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

3、本发明首先提供一种数据采集平台，用于模型建立和性能验证，包括近端夹持推送机构、直线运动平台、柔性线性物体、第一视触觉传感器、第二视触觉传感器、接触平面、多维力传感器、远端电磁定位传感器、电磁场发生器以及固定底板。固定底板用于为各部件提供共同的安装基准；直线运动平台设置于固定底板上，近端夹持推送机构设置于直线运动平台的移动部，并能够在直线运动平台的带动下沿预设推送方向运动。

4、第一视触觉传感器和第二视触觉传感器相对设置于近端夹持推送机构内，柔性线性物体从两者之间穿过并由两侧弹性接触表面稳定夹持。接触平面设置于柔性线性物体的远端运动区域，并与多维力传感器刚性连接；多维力传感器固定于固定底板，用于在模型建立阶段采集柔性线性物体远端与接触平面相互作用产生的力和/或力矩。远端电磁定位传感器设置于柔性线性物体的远端或远端附近，电磁场发生器在其工作空间内建立电磁场，以获取柔性线性物体3远端末端在预设电磁定位坐标系下的绝对三维位置和/或姿态。

5、进一步地，所述系统还包括同步采集与控制组件以及数据处理与状态推断组件。同步采集与控制组件用于控制推送过程，并在同一采样周期内获取第一视触觉传感器和第二视触觉传感器输出的触觉观测数据；在模型建立阶段，还同步获取多维力传感器和远端电磁定位传感器输出的监督数据。数据处理与状态推断组件用于执行结构化触觉特征构建、双重差分触觉特征构建、初始接触几何先验提取、双侧空间特征映射、时序状态推断以及远端状态输出。所述同步采集与控制组件和数据处理与状态推断组件可以由同一计算机实现，也可以由相互通信的不同处理设备实现。

6、基于上述数据采集平台，本发明提供了一种基于近端双侧视触觉与几何先验的柔性线性物体远端状态推断方法，包括：获取双侧视触觉观测序列；确定初始接触帧；将触觉标记点三维位置坐标映射为结构化触觉特征图；构建相邻帧差分和初始帧差分；从初始接触帧识别接触区域并提取试次级几何先验；对双侧双重差分触觉特征进行空间映射并形成双侧触觉时序特征；利用试次级几何先验对时序状态推断网络进行条件化处理；输出柔性线性物体远端沿推送方向的作用力分量和远端末端的绝对三维位置序列。

7、在柔性线性物体的推送过程中，同步采集与控制组件获取第一视触觉传感器和第二视触觉传感器中各触觉标记点的三维位置坐标数据，分别形成第一触觉观测序列和第二触觉观测序列。对于同一采样时刻，两侧触觉观测采用相同的帧编号或时间戳建立对应关系。在模型建立阶段，多维力传感器和远端电磁定位传感器的输出与双侧触觉观测同步保存，分别用于形成远端沿推送方向的作用力分量监督标签和远端末端绝对三维位置监督标签。

8、从所述第一触觉观测序列和第二触觉观测序列中，确定柔性线性物体已由第一视触觉传感器和第二视触觉传感器稳定夹持、且近端夹持推送机构尚未开始沿推送方向运动时的同步采样帧，并将该同步采样帧作为初始接触帧。两侧视触觉传感器采用同一采样时刻对应的观测作为初始接触状态；夹持形成之前采集的无接触帧不参与初始参考的构建。所述初始接触帧可以通过人工指定、推送控制信号判定或接触稳定性判定获得。

9、进一步地，对每一侧视触觉传感器的触觉标记点三维位置坐标进行标准化和结构化映射。设侧别为s，s∈{l，r}，第t个采样时刻第i个触觉标记点在第k个坐标维度上的位置坐标为p，采用与相应坐标维度对应的预先确定参考均值和参考标准差进行z-score标准化，得到：

10、；

11、其中，和分别表示第  个坐标维度预先确定并保存的参考均值和参考标准差；第一视触觉传感器和第二视触觉传感器采用相同的参考统计量，训练数据、验证数据、测试数据和待预测数据均采用该组参考统计量进行处理。根据触觉标记点的标识信息及其在相应视触觉传感器表面的预设二维布局位置，将标准化后的x、y和z坐标分量分别写入二维规则网格的三个特征通道；未被触觉标记点占据的网格位置填零，从而形成尺寸为h×w×3的对应侧结构化触觉特征图，其中h和w分别为规则网格的高度和宽度。

12、进一步地，h=w=13，所述结构化触觉特征图的尺寸为13×13×3。第一视触觉传感器和第二视触觉传感器分别按照上述方式形成第一结构化触觉特征图和第二结构化触觉特征图。

13、进一步地，将初始接触帧记为t=0。对于初始接触帧之后的任一采样时刻t，分别计算当前结构化触觉特征图与前一采样时刻结构化触觉特征图之间的相邻帧差分，以及当前结构化触觉特征图与初始接触帧结构化触觉特征图之间的初始帧差分。对于任一侧s，所述相邻帧差分、初始帧差分和双重差分触觉特征分别表示为：

14、；

15、；

16、

17、由于结构化触觉特征图的各通道表征触觉标记点的三维位置坐标，所述相邻帧差分表征触觉标记点相对于前一采样时刻的局部位移变化，所述初始帧差分表征触觉标记点相对于初始接触帧的累计位移变化。concat(·)表示沿特征通道方向进行拼接。对于具有三个坐标通道的结构化触觉特征图，拼接后得到尺寸为h×w×6的双重差分触觉特征。

18、进一步地，在每一侧视触觉传感器对应的单次完整推送试次内，分别对相邻帧差分序列和初始帧差分序列在全部时间步、网格位置和坐标通道上的元素取最大绝对值，并将该最大绝对值与防止除零的预设正数中的较大者作为相应差分序列的尺度因子；分别用对应尺度因子对两类差分特征进行归一化，并将归一化结果限制在预设数值区间内。本实施例中，所述预设数值区间为[-1，1]。

19、由于所述尺度因子由一次完整推送试次的差分序列确定，因此可在完成一次完整推送试次后执行离线状态推断。在其他实施方式中，也可以使用预先确定的固定尺度参数、截至当前时刻的运行统计量或滑动窗口统计量进行归一化，以实现逐帧状态推断。

20、进一步地，为降低不同初始夹持位置、方向和深度导致的近端触觉观测歧义，仅根据初始接触帧提取在同一次推送试次内保持不变的试次级几何先验。几何先验提取使用初始接触帧中未经z-score标准化的触觉标记点原始位置坐标。对于任一侧s，将第i个触觉标记点沿预设接触形变方向的原始坐标记为z，并按照预设百分位数q确定接触区域识别阈值：

21、；

22、；

23、其中，pq(·)表示第q百分位数，w表示识别得到的初始接触区域；当视触觉传感器的坐标正方向与接触形变方向相反时，采用与之对应的反向比较关系。在一种实施方式中，q取95。

24、对接触区域内触觉标记点的二维布局坐标进行主成分分析，取最大特征值对应的单位特征向量作为主方向向量；当该主方向向量的第一坐标分量小于零时，对所述主方向向量取反，以消除同一直线两个相反向量所造成的方向二义性，并根据处理后的主方向向量获得接触区域主方向角。以接触区域触觉标记点二维布局坐标的质心为主方向拟合直线上的一点，计算全部有效触觉标记点二维布局坐标质心到所述拟合直线的无符号垂直距离，得到中心偏移量。

25、进一步地，分别计算接触区域内触觉标记点原始轴向坐标的平均值、非接触区域内触觉标记点原始轴向坐标的平均值，并将前者与后者之差作为相对深度。

26、对于任一侧视触觉传感器，将接触区域主方向角、中心偏移量、接触区域平均深度、非接触区域平均深度和相对深度组合为五维几何特征。

27、将第一视触觉传感器和第二视触觉传感器对应的五维几何特征进行拼接，形成十维试次级几何先验。

28、所述试次级几何先验用于表征该次推送的初始夹持方向、位置偏移和接触深度条件，并在同一次推送试次的全部有效时间步保持不变。

29、进一步地，采用空间特征映射网络分别处理第一视触觉传感器和第二视触觉传感器对应的归一化双重差分触觉特征，获得第一侧空间特征和第二侧空间特征；将两侧空间特征进行拼接，形成各采样时刻对应的双侧触觉融合特征，并按照时间顺序组成双侧触觉时序特征。在本实施例中，第一视触觉传感器和第二视触觉传感器共享同一空间特征映射网络及同一组网络参数，所述空间特征映射网络在完成初始化或预训练后保持参数不变，并在模型训练、验证、测试和实际预测过程中采用同一组固定参数。

30、进一步地，所述空间特征映射网络为卷积空间特征映射网络，每一侧输出32维空间特征，左右两侧空间特征经向量拼接后形成64维双侧触觉融合特征。所述空间特征映射网络分别对第一视触觉传感器和第二视触觉传感器对应的归一化双重差分触觉特征进行非线性映射，并在每一采样时刻分别输出第一侧空间特征和第二侧空间特征。

31、进一步地，所述空间特征映射网络还可以由经冻结的预训练卷积网络、视觉transformer、图神经网络或其他能够保持触觉空间结构的特征映射模型实现。

32、将各时间步的双侧触觉融合特征按时间顺序排列，形成双侧触觉时序特征。初始接触帧仅作为差分参考帧，不单独形成有效差分特征，因此n个原始观测帧对应n−1个有效差分时间步。对于长度不同的时序特征序列，将其截断或补零至预设序列长度，并生成有效时间步掩码；对于短于预设序列长度的序列在末尾补零，对于长于预设序列长度的序列保留预设数量的有效时间步。在一种实施方式中，预设序列长度为90个时间步。

33、将试次级几何先验g输入几何先验编码器，获得几何编码特征，并根据几何编码特征生成时序状态推断网络的初始隐藏状态和初始记忆状态：

34、。

35、将双侧触觉时序特征输入时序状态推断网络，获得各采样时刻对应的时序状态特征；将试次级几何先验复制至各有效时间步，并与相应时间步的时序状态特征进行融合，随后将融合后的特征输入回归网络，获得柔性线性物体的远端状态序列。所述时序状态推断网络可以为长短期记忆网络、门控循环单元、时序卷积网络、时序transformer或其他时序建模网络。

36、进一步地，远端状态至少包括柔性线性物体远端沿推送方向的作用力分量以及远端末端在预设坐标系下的绝对三维位置。在一种实施方式中，第t个采样时刻的远端状态预测值表示为：

37、；

38、其中，目标坐标系的y轴与预设推送方向对应，表示第t个采样时刻柔性线性物体3远端沿推送方向的作用力分量预测值；、和表示远端电磁定位传感器8在预设电磁定位坐标系下对应的绝对三维位置预测值。根据应用需求，远端状态还可以包括远端姿态、作用力矩、弯曲方向、弯曲曲率、接触状态、接触位置、卡滞状态或风险事件。

39、进一步地，在模型建立阶段，采集多次完整的柔性线性物体推送试次。将多维力传感器采集的力数据经预设坐标变换后获得沿推送方向的作用力分量，并将其作为远端作用力监督标签；将远端电磁定位传感器在电磁场发生器所建立工作空间内直接测得的远端末端绝对三维位置作为位置监督标签。第t个采样时刻的双重差分触觉特征与同一原始采样时刻的监督标签一一对应，即第一个有效双重差分触觉特征由第二个原始观测帧构建，并与第二个原始采样时刻的监督标签对应。各推送试次以完整试次为单位划分为训练集、验证集和测试集，以避免同一推送试次的不同时间步同时出现在不同数据子集中。用于触觉标记点三维位置坐标标准化的参考统计量预先确定并保存，且各数据集采用同一组参考统计量；用于试次级几何先验和输出标签标准化的参数由训练数据确定并保存，验证数据、测试数据和待预测数据采用相同的对应参数。

40、训练过程中，空间特征映射网络保持参数固定，利用监督标签对几何先验编码器、初始状态生成部分、时序状态推断网络和回归网络的参数进行优化。对于末尾补零时间步，利用有效时间步掩码使其不参与损失计算；训练损失采用逐输出维度加权的均方误差，并仅对掩码值为的有效时间步进行统计，其中各输出维度的损失权重根据输出量尺度和模型性能预先确定。

41、在完整推送试次离线推断阶段，仅通过第一视触觉传感器和第二视触觉传感器获取柔性线性物体近端的双侧视触觉观测数据。在完成该次推送试次的数据采集后，使用预先确定的参考统计量、差分归一化规则以及与模型建立阶段一致的空间特征映射网络参数，依次完成结构化触觉特征图构建、双重差分触觉特征构建、试次级几何先验提取、双侧触觉时序特征提取和远端状态推断，输出该次推送试次中远端沿推送方向的作用力分量和绝对三维位置序列。

42、在实际推断阶段，无需在柔性线性物体远端接入多维力传感器、远端电磁定位传感器或电磁场发生器；上述部件仅在模型建立、标定或性能验证阶段用于提供监督信息。

43、本发明还提供一种基于近端双侧视触觉与几何先验的柔性线性物体远端状态推断系统。所述系统包括近端夹持与双侧视触觉采集子系统、同步采集与控制组件以及数据处理与状态推断组件；在模型建立阶段，所述系统还包括远端监督标签采集子系统。所述近端夹持与双侧视触觉采集子系统包括近端夹持推送机构、直线运动平台、柔性线性物体、第一视触觉传感器、第二视触觉传感器和固定底板；所述远端监督标签采集子系统包括接触平面、多维力传感器、远端电磁定位传感器和电磁场发生器。

44、所述数据处理与状态推断组件包括初始接触确定单元、结构化特征构建单元、双重差分构建单元、几何先验提取单元、双侧特征融合单元和时序状态推断单元。初始接触确定单元用于从第一触觉观测序列和第二触觉观测序列中确定初始接触帧；结构化特征构建单元用于根据触觉标记点的三维位置坐标和预设布局位置构建结构化触觉特征图；双重差分构建单元用于根据相邻采样时刻对应的结构化触觉特征图和初始接触帧对应的结构化触觉特征图构建双重差分触觉特征；几何先验提取单元用于根据初始接触帧提取接触方向、中心偏移量和深度统计量，并形成试次级几何先验；双侧特征融合单元用于提取并融合两侧双重差分触觉特征中的空间特征；时序状态推断单元用于利用试次级几何先验对时序状态推断网络进行条件化处理，并根据双侧触觉时序特征输出柔性线性物体远端沿推送方向的作用力分量和绝对三维位置序列。

45、本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序由所述处理器执行时，实现上述基于近端双侧视触觉与几何先验的柔性线性物体远端状态推断方法。

46、本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述基于近端双侧视触觉与几何先验的柔性线性物体远端状态推断方法。

47、与现有技术相比，本发明的技术效果如下：

48、（1）在实际推断阶段，仅需获取柔性线性物体近端两侧的视触觉观测，无需在柔性线性物体远端持续布置力传感器或定位传感器，能够降低系统集成复杂度，并减少远端传感器对柔性线性物体原有机械特性和操作空间的影响。

49、（2）同时构建相邻帧差分和相对于初始接触帧的初始帧差分，使模型能够兼顾触觉标记点在相邻采样时刻之间的局部位移变化，以及相对于初始接触状态的累计位移变化，从而增强对远端接触、受力和弯曲过程的时序表征能力。

50、（3）利用初始接触区域的主方向、中心偏移量和深度统计量形成试次级几何先验，能够显式表征不同推送试次的初始夹持位置、接触方向和接触深度，降低仅依靠局部触觉时序信息所产生的远端状态映射歧义。

51、（4）将试次级几何先验用于生成时序状态推断网络的初始状态，并在输出阶段与时序状态特征再次融合，使初始接触条件能够持续参与各时间步的远端状态推断。

52、（5）本发明适用于导丝、线缆、软管、细杆及其他柔性线性物体，可用于远端难以直接观测、外部视觉受遮挡或不便在远端集成传感器的操作任务，并能够输出柔性线性物体远端沿推送方向的作用力分量及其在预设坐标系下的绝对三维位置。