階層型モデル予測制御による非把持型移動マニピュレーションの接触最適化
Contact Optimization for Non-Prehensile Loco-Manipulation via Hierarchical Model Predictive Control
四足ロボットが脚で物体を押す非把持型マニピュレーションのため、接触力と接触位置を最適化する2段階の階層型MPCを提案し、物体の位置・姿勢制御と障害物回避を実機で実証した。
著者: Alberto Rigo, Yiyu Chen, Satyandra K. Gupta, Quan Nguyen
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Recent studies on quadruped robots have focused on either locomotion or mobile manipulation using a robotic arm. Legged robots can manipulate heavier and larger objects using non-prehensile manipulation primitives, such as planar pushing, to drive the object to the desired location. In this paper, we present a novel hierarchical model predictive control (MPC) for contact optimization of the manipulation task. Using two cascading MPCs, we split the loco-manipulation problem into two parts: the first to optimize both contact force and contact location between the robot and the object, and the second to regulate the desired interaction force through the robot locomotion. Our method is successfully validated in both simulation and hardware experiments. While the baseline locomotion MPC fails to follow the desired trajectory of the object, our proposed approach can effectively control both object's position and orientation with minimal tracking error. This capability also allows us to perform obstacle avoidance for both the robot and the object during the loco-manipulation task.
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