物理残差ダイナミクスと低次元全身計画による障害物回避型人間-ロボット協調布運搬
Physics Residual Dynamics and Reduced Order Whole-Body Planning for Obstacle Aware Human Robot Cloth CoTransportation
人間とロボットが協調して布を運ぶ際に、学習した布モデルと低次元全身モデルを組み合わせて障害物を回避しながら布の変形を抑える階層的計画手法を提案した。
詳しい要約
1. どんなもの?
2. 先行研究と比べてどこがすごい?
3. 技術・手法の肝は?
4. どうやって有効だと検証した?
5. 議論はある?
6. 次に読むべき論文は?
※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。
著者: Moein Forouhar, Kosar Behnia, Anirvan Dutta, Hamid Sadeghian, Ville Kyrki, Sami Haddadin, Gokhan Alcan, Eckehard Steinbach
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Human--robot co-transportation of deformable objects requires predicting object deformation during motion, since obstacle clearance depends on both the grasp points and the unactuated interior. We present a hierarchical planning framework that combines a learned cloth model with a reduced-order whole-body model of a dual-arm mobile manipulator. A physics-residual conditional recurrent variational autoencoder (p-cRVAE) predicts the full cloth configuration from grasp-point observations by learning a residual correction to a computationally efficient linearized physics model, limiting error accumulation over 40-step planning horizon. The predicted cloth dynamics are embedded in a model predictive path integral (MPPI) planner using a reduced-order representation of a dual-arm mobile manipulator that preserves the non-holonomic base constraint and arm workspace limits. An MPC layer subsequently refines the sampled motion into smooth, executable references for whole-body control. The reduced-order formulation achieves tracking performance comparable to the full 17-DoF model while reducing computation time by approximately 80%. Across four co-transportation scenarios and two carrying speeds, the proposed framework maintains cloth-obstacle clearance where a corner-following baseline results in collisions, while whole-body refinement reduces final cloth deformation from 0.93\,m to 0.28\,m.
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