複数物体操作をPOMDPとして解くロボットマニピュレーション
Robotic manipulation of multiple objects as a POMDP
未知物体が混在する環境での複数物体操作を部分観測マルコフ決定過程(POMDP)として定式化し、パーティクルフィルタに基づくオンライン計画手法を提案した。食器洗い機への食器収納タスクでシミュレーションと実機実験により有効性を示した。
著者: Joni Pajarinen, Ville Kyrki
分類: cs.RO
原文アブストラクト
This paper investigates manipulation of multiple unknown objects in a crowded environment. Because of incomplete knowledge due to unknown objects and occlusions in visual observations, object observations are imperfect and action success is uncertain, making planning challenging. We model the problem as a partially observable Markov decision process (POMDP), which allows a general reward based optimization objective and takes uncertainty in temporal evolution and partial observations into account. In addition to occlusion dependent observation and action success probabilities, our POMDP model also automatically adapts object specific action success probabilities. To cope with the changing system dynamics and performance constraints, we present a new online POMDP method based on particle filtering that produces compact policies. The approach is validated both in simulation and in physical experiments in a scenario of moving dirty dishes into a dishwasher. The results indicate that: 1) a greedy heuristic manipulation approach is not sufficient, multi-object manipulation requires multi-step POMDP planning, and 2) on-line planning is beneficial since it allows the adaptation of the system dynamics model based on actual experience.
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