CART-MPC:マルチエージェントモデル予測制御によるロボット支援移乗のための支援デバイス連携
CART-MPC: Coordinating Assistive Devices for Robot-Assisted Transferring with Multi-Agent Model Predictive Control
ホイヤースリングと車椅子をセンサ・アクチュエータで知能化し、ロボットアームと協調して変形可能なスリングストラップをフックに結ぶマルチエージェントMPCを提案。シミュレーションと実機でゼロショットsim-to-real転移を実証した。
著者: Ruolin Ye, Shuaixing Chen, Yunting Yan, Joyce Yang, Christina Ge, Jose Barreiros, Kate Tsui, Tom Silver, Tapomayukh Bhattacharjee
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Bed-to-wheelchair transferring is a ubiquitous activity of daily living (ADL), but especially challenging for caregiving robots with limited payloads. We develop a novel algorithm that leverages the presence of other assistive devices: a Hoyer sling and a wheelchair for coarse manipulation of heavy loads, alongside a robot arm for fine-grained manipulation of deformable objects (Hoyer sling straps). We instrument the Hoyer sling and wheelchair with actuators and sensors so that they can become intelligent agents in the algorithm. We then focus on one subtask of the transferring ADL -- tying Hoyer sling straps to the sling bar -- that exemplifies the challenges of transfer: multi-agent planning, deformable object manipulation, and generalization to varying hook shapes, sling materials, and care recipient bodies. To address these challenges, we propose CART-MPC, a novel algorithm based on turn-taking multi-agent model predictive control that uses a learned neural dynamics model for a keypoint-based representation of the deformable Hoyer sling strap, and a novel cost function that leverages linking numbers from knot theory and neural amortization to accelerate inference. We validate it in both RCareWorld simulation and real-world environments. In simulation, CART-MPC successfully generalizes across diverse hook designs, sling materials, and care recipient body shapes. In the real world, we show zero-shot sim-to-real generalization capabilities to tie deformable Hoyer sling straps on a sling bar towards transferring a manikin from a hospital bed to a wheelchair. See our website for supplementary materials: https://emprise.cs.cornell.edu/cart-mpc/.
関連論文
- 経験時代における実世界コード・アズ・ポリシー:ACE-CaP-0マニピュレーション
- 把持のアドミタンスによる入出力特性評価:設計パラメータと把持挙動の接続マニピュレーション
- ManiLadder:カテゴリ別・多難易度タスクラダーによるロボットマニピュレーションのベンチマークマニピュレーション
- 成功確率を変える事象を記憶する:Criticゲート付きイベントメモリによる長期的マニピュレーションマニピュレーション
- BiPOP: 長期的な両腕ロボット操作のための部分順序計画マニピュレーション
- RUMI: 拡張現実と触覚フィードバックを備えたRobotiq対応の汎用マニピュレーションインターフェースマニピュレーション
