掘削軌道生成のための最適化ベースフレームワーク
Optimization-Based Framework for Excavation Trajectory Generation
ウェイポイントを多項式スプラインで補間し、掘削軌道を最適化する枠組みを提案。従来の固定フェーズ分割より広い探索空間で、時間・関節変位最小化などの目的に対応し、UR5で従来比60%短い軌道と18%短い時間を実現した。
著者: Yajue Yang, Pinxin Long, Jia Pan, Xinbin Song, Liangjun Zhang
分類: cs.RO
原文アブストラクト
In this paper, we present a novel optimization-based framework for autonomous excavator trajectory generation under various objectives, including minimum joint displacement and minimum time. Traditional methods on excavation trajectory generation usually separate the excavation motion into a sequence of fixed phases, resulting in limited trajectory searching space. Our framework explores the space of all possible excavation trajectories represented with waypoints interpolated by a polynomial spline, thereby enabling optimization over a larger searching space. We formulate a generic task specification for excavation by constraining the instantaneous motion of the bucket and further add a target-oriented constraint, i.e. swept volume that indicates the estimated amount of excavated materials. To formulate time related objectives and constraints, we introduce time intervals between waypoints as variables into the optimization framework. We implement the proposed framework and evaluate its performance on a UR5 robotic arm. The experimental results demonstrate that the generated trajectories are able to excavate sufficient mass of soil for different terrain shapes and have 60% shorter minimal length than traditional excavation methods. We further compare our one-stage time optimal trajectory generation with the two-stage method. The result shows that trajectories generated by our one-stage method cost 18% less time on average.
関連論文
- 経験時代における実世界コード・アズ・ポリシー:ACE-CaP-0マニピュレーション
- 把持のアドミタンスによる入出力特性評価:設計パラメータと把持挙動の接続マニピュレーション
- ManiLadder:カテゴリ別・多難易度タスクラダーによるロボットマニピュレーションのベンチマークマニピュレーション
- 成功確率を変える事象を記憶する:Criticゲート付きイベントメモリによる長期的マニピュレーションマニピュレーション
- BiPOP: 長期的な両腕ロボット操作のための部分順序計画マニピュレーション
- RUMI: 拡張現実と触覚フィードバックを備えたRobotiq対応の汎用マニピュレーションインターフェースマニピュレーション
