卓上における最適かつ安定な多層物体再配置
Optimal and Stable Multi-Layer Object Rearrangement on a Tabletop
卓上で物体を1つずつ動かして再配置する問題に対し、途中の構造が安定であることを保証しつつ最適計画を求める整数計画法ベースのアルゴリズムを提案した。
著者: Andy Xu, Kai Gao, Si Wei Feng, Jingjin Yu
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Object rearrangement is a fundamental sub-task in accomplishing a great many physical tasks. As such, effectively executing rearrangement is an important skill for intelligent robots to master. In this study, we conduct the first algorithmic study on optimally solving the problem of Multi-layer Object Rearrangement on a Tabletop (MORT), in which one object may be relocated at a time, and an object can only be moved if other objects do not block its top surface. In addition, any intermediate structure during the reconfiguration process must be physically stable, i.e., it should stand without external support. To tackle the dual challenges of untangling the dependencies between objects and ensuring structural stability, we develop an algorithm that interleaves the computation of the optimal rearrangement plan and structural stability checking. Using a carefully constructed integer linear programming (ILP) model, our algorithm, Stability-aware Integer Programming-based Planner (SIPP), readily scales to optimally solve complex rearrangement problems of 3D structures with over 60 building blocks, with solution quality significantly outperforming natural greedy best-first approaches. Upon the publication of the manuscript, source code and data will be available at https://github.com/arc-l/mort/
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