ロボット形状を距離場として表現する手法:全身マニピュレーションへの応用
Representing Robot Geometry as Distance Fields: Applications to Whole-body Manipulation
関節を持つロボットの形状を符号付き距離場として高精度かつ微分可能に表現し、衝突回避や全身マニピュレーションに応用した研究。
著者: Yiming Li, Yan Zhang, Amirreza Razmjoo, Sylvain Calinon
分類: cs.RO
原文アブストラクト
In this work, we propose a novel approach to represent robot geometry as distance fields (RDF) that extends the principle of signed distance fields (SDFs) to articulated kinematic chains. Our method employs a combination of Bernstein polynomials to encode the signed distance for each robot link with high accuracy and efficiency while ensuring the mathematical continuity and differentiability of SDFs. We further leverage the kinematics chain of the robot to produce the SDF representation in joint space, allowing robust distance queries in arbitrary joint configurations. The proposed RDF representation is differentiable and smooth in both task and joint spaces, enabling its direct integration to optimization problems. Additionally, the 0-level set of the robot corresponds to the robot surface, which can be seamlessly integrated into whole-body manipulation tasks. We conduct various experiments in both simulations and with 7-axis Franka Emika robots, comparing against baseline methods, and demonstrating its effectiveness in collision avoidance and whole-body manipulation tasks. Project page: https://sites.google.com/view/lrdf/home
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