内在的触覚計量を用いた準静的マニピュレーション計画:本の挿入ケーススタディ
Planning for quasi-static manipulation tasks via an intrinsic haptic metric: a book insertion case study
混雑した本棚に本を挿入するため、隣の本を押しのけて空間を作る準静的マニピュレーションを、平衡条件から導かれる内在的触覚計量に基づく計画問題として定式化し、適応的アルゴリズムで解く手法を提案した。
著者: Lin Yang, Sri Harsha Turlapati, Chen Lv, Domenico Campolo
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Contact-rich manipulation often requires strategic interactions with objects, such as pushing to accomplish specific tasks. We propose a novel scenario where a robot inserts a book into a crowded shelf by pushing aside neighboring books to create space before slotting the new book into place. Classical planning algorithms fail in this context due to limited space and their tendency to avoid contact. Additionally, they do not handle indirectly manipulable objects or consider force interactions. Our key contributions are: i) reframing quasi-static manipulation as a planning problem on an implicit manifold derived from equilibrium conditions; ii) utilizing an intrinsic haptic metric instead of ad-hoc cost functions; and iii) proposing an adaptive algorithm that simultaneously updates robot states, object positions, contact points, and haptic distances. We evaluate our method on a crowded bookshelf insertion task, and it can be generally applied to rigid body manipulation tasks. We propose proxies to capture contact points and forces, with superellipses to represent objects. This simplified model guarantees differentiability. Our framework autonomously discovers strategic wedging-in policies while our simplified contact model achieves behavior similar to real world scenarios. We also vary the stiffness and initial positions to analyze our framework comprehensively. The video can be found at https://youtu.be/eab8umZ3AQ0.
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