力制約付き視覚ポリシー:マルチモーダルセンシングによる安全なロボット支援着衣
Force-Constrained Visual Policy: Safe Robot-Assisted Dressing via Multi-Modal Sensing
シミュレーションで学習した視覚ベースの着衣ポリシーと、実世界データから学習した力ダイナミクスモデルを組み合わせ、過剰な力をかけずに安全に着衣を支援する手法を提案した。
著者: Zhanyi Sun, Yufei Wang, David Held, Zackory Erickson
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Robot-assisted dressing could profoundly enhance the quality of life of adults with physical disabilities. To achieve this, a robot can benefit from both visual and force sensing. The former enables the robot to ascertain human body pose and garment deformations, while the latter helps maintain safety and comfort during the dressing process. In this paper, we introduce a new technique that leverages both vision and force modalities for this assistive task. Our approach first trains a vision-based dressing policy using reinforcement learning in simulation with varying body sizes, poses, and types of garments. We then learn a force dynamics model for action planning to ensure safety. Due to limitations of simulating accurate force data when deformable garments interact with the human body, we learn a force dynamics model directly from real-world data. Our proposed method combines the vision-based policy, trained in simulation, with the force dynamics model, learned in the real world, by solving a constrained optimization problem to infer actions that facilitate the dressing process without applying excessive force on the person. We evaluate our system in simulation and in a real-world human study with 10 participants across 240 dressing trials, showing it greatly outperforms prior baselines. Video demonstrations are available on our project website (https://sites.google.com/view/dressing-fcvp).
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