強化学習による両腕ロボットの縫合針持ち替えの高速動作計画
Bimanual Regrasping for Suture Needles using Reinforcement Learning for Rapid Motion Planning
両腕ロボットで縫合針を持ち替える動作を強化学習で高速に計画する手法を提案し、サンプリングベース計画の実演で学習を加速、エンドエフェクタ基準の状態・行動空間により任意のロボット構成に適用可能とした。
著者: Zih-Yun Chiu, Florian Richter, Emily K. Funk, Ryan K. Orosco, Michael C. Yip
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Regrasping a suture needle is an important yet time-consuming process in suturing. To bring efficiency into regrasping, prior work either designs a task-specific mechanism or guides the gripper toward some specific pick-up point for proper grasping of a needle. Yet, these methods are usually not deployable when the working space is changed. Therefore, in this work, we present rapid trajectory generation for bimanual needle regrasping via reinforcement learning (RL). Demonstrations from a sampling-based motion planning algorithm is incorporated to speed up the learning. In addition, we propose the ego-centric state and action spaces for this bimanual planning problem, where the reference frames are on the end-effectors instead of some fixed frame. Thus, the learned policy can be directly applied to any feasible robot configuration. Our experiments in simulation show that the success rate of a single pass is 97%, and the planning time is 0.0212s on average, which outperforms other widely used motion planning algorithms. For the real-world experiments, the success rate is 73.3% if the needle pose is reconstructed from an RGB image, with a planning time of 0.0846s and a run time of 5.1454s. If the needle pose is known beforehand, the success rate becomes 90.5%, with a planning time of 0.0807s and a run time of 2.8801s.
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