接触陰的モデル予測制御による巧みなハンド内操作:長期的かつロバストなアプローチ
Contact-Implicit Model Predictive Control for Dexterous In-hand Manipulation: A Long-Horizon and Robust Approach
接触陰的モデル予測制御を用いて、事前に接触順序を定義せずに長期的なハンド内操作を実現するモデルベース手法を提案。23自由度のロボットで20Hzの物体回転タスクを達成。
著者: Yongpeng Jiang, Mingrui Yu, Xinghao Zhu, Masayoshi Tomizuka, Xiang Li
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Dexterous in-hand manipulation is an essential skill of production and life. However, the highly stiff and mutable nature of contacts limits real-time contact detection and inference, degrading the performance of model-based methods. Inspired by recent advances in contact-rich locomotion and manipulation, this paper proposes a novel model-based approach to control dexterous in-hand manipulation and overcome the current limitations. The proposed approach has an attractive feature, which allows the robot to robustly perform long-horizon in-hand manipulation without predefined contact sequences or separate planning procedures. Specifically, we design a high-level contact-implicit model predictive controller to generate real-time contact plans executed by the low-level tracking controller. Compared to other model-based methods, such a long-horizon feature enables replanning and robust execution of contact-rich motions to achieve large displacements in-hand manipulation more efficiently; Compared to existing learning-based methods, the proposed approach achieves dexterity and also generalizes to different objects without any pre-training. Detailed simulations and ablation studies demonstrate the efficiency and effectiveness of our method. It runs at 20Hz on the 23-degree-of-freedom, long-horizon, in-hand object rotation task.
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