画像空間ロードマップによるロボットマニピュレータの視覚のみの計画と制御
Image-Based Roadmaps for Vision-Only Planning and Control of Robotic Manipulators
ロボットモデルや関節センサを使わず、カメラ画像だけでマニピュレータの衝突回避経路を計画し、視覚制御で追従する手法を提案した。
著者: Sreejani Chatterjee, Abhinav Gandhi, Berk Calli, Constantinos Chamzas
分類: cs.RO
原文アブストラクト
This work presents a motion planning framework for robotic manipulators that computes collision-free paths directly in image space. The generated paths can then be tracked using vision-based control, eliminating the need for an explicit robot model or proprioceptive sensing. At the core of our approach is the construction of a roadmap entirely in image space. To achieve this, we explicitly define sampling, nearest-neighbor selection, and collision checking based on visual features rather than geometric models. We first collect a set of image-space samples by moving the robot within its workspace, capturing keypoints along its body at different configurations. These samples serve as nodes in the roadmap, which we construct using either learned or predefined distance metrics. At runtime, the roadmap generates collision-free paths directly in image space, removing the need for a robot model or joint encoders. We validate our approach through an experimental study in which a robotic arm follows planned paths using an adaptive vision-based control scheme to avoid obstacles. The results show that paths generated with the learned-distance roadmap achieved 100% success in control convergence, whereas the predefined image-space distance roadmap enabled faster transient responses but had a lower success rate in convergence.
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