永続ホモロジーを用いた効果的な非把持マニピュレーション
Persistent Homology for Effective Non-Prehensile Manipulation
混雑した空間で対象物を取り出すため、永続ホモロジーで遮蔽物の連結成分を自動検出し、押し動作のグループ化と回数最小化を図る非把持操作手法を提案した。
著者: Ewerton R. Vieira, Daniel Nakhimovich, Kai Gao, Rui Wang, Jingjin Yu, Kostas E. Bekris
分類: cs.RO
原文アブストラクト
This work explores the use of topological tools for achieving effective non-prehensile manipulation in cluttered, constrained workspaces. In particular, it proposes the use of persistent homology as a guiding principle in identifying the appropriate non-prehensile actions, such as pushing, to clean a cluttered space with a robotic arm so as to allow the retrieval of a target object. Persistent homology enables the automatic identification of connected components of blocking objects in the space without the need for manual input or tuning of parameters. The proposed algorithm uses this information to push groups of cylindrical objects together and aims to minimize the number of pushing actions needed to reach to the target. Simulated experiments in a physics engine using a model of the Baxter robot show that the proposed topology-driven solution is achieving significantly higher success rate in solving such constrained problems relatively to state-of-the-art alternatives from the literature. It manages to keep the number of pushing actions low, is computationally efficient and the resulting decisions and motion appear natural for effectively solving such tasks.
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