準静的信念ダイナミクスと接触情報を活用したロバストプッシング
Robust Pushing: Exploiting Quasi-static Belief Dynamics and Contact-informed Optimization
物体を押す操作において、準静的な接触ダイナミクスを用いて不確実性の伝播を効率的に予測し、接触を考慮した軌道サンプリングと分散制約によりロバストな開ループ計画を生成する手法を提案した。
著者: Julius Jankowski, Lara Brudermüller, Nick Hawes, Sylvain Calinon
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Non-prehensile manipulation such as pushing is typically subject to uncertain, non-smooth dynamics. However, modeling the uncertainty of the dynamics typically results in intractable belief dynamics, making data-efficient planning under uncertainty difficult. This article focuses on the problem of efficiently generating robust open-loop pushing plans. First, we investigate how the belief over object configurations propagates through quasi-static contact dynamics. We exploit the simplified dynamics to predict the variance of the object configuration without sampling from a perturbation distribution. In a sampling-based trajectory optimization algorithm, the gain of the variance is constrained in order to enforce robustness of the plan. Second, we propose an informed trajectory sampling mechanism for drawing robot trajectories that are likely to make contact with the object. This sampling mechanism is shown to significantly improve chances of finding robust solutions, especially when making-and-breaking contacts is required. We demonstrate that the proposed approach is able to synthesize bi-manual pushing trajectories, resulting in successful long-horizon pushing maneuvers without exteroceptive feedback such as vision or tactile feedback. We furthermore deploy the proposed approach in a model-predictive control scheme, demonstrating additional robustness against unmodeled perturbations.
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