Adaptive Compliant Robot Control with Failure Recovery for Object Press-Fitting

要約

乳製品の輸送用コンテナの積み込みには、パレットや梱包材を使用せずに牛乳パックを手作業でコンテナに積み重ねる圧入作業が含まれることがよくあります。
モバイルマニピュレーターを使用してこの作業を自動化すると、作業者の負担が軽減され、コンテナ積み込みプロセスの効率と安全性も向上します。
この論文では、モバイルマニピュレータが圧入タスクを確実に実行できるようにする、統合障害回復機能を備えた適応型準拠制御 (ACCIFR) と呼ばれるアプローチを提案します。
このアプローチは、デモンストレーション学習ベースの準拠制御フレームワークに基づいており、タスクを正常に実行するための監視および障害回復メカニズムを統合しています。
具体的には、距離と力のフィードバックを通じて実行を監視し、ロボットが圧入タスクを実行している間に衝突を検出し、レンチ測定を使用して衝突の方向を分類します。
この情報は、後続の回復プロセスに通知されます。
我々は、(i) エンドエフェクタの開始位置、(ii) 目標構成、および (iii) 物体把握位置の変動を考慮して、小型コンテナのセットアップでこの方法を評価します。
結果は、提案されたアプローチが、環境変動への適応性と衝突失敗からの回復能力に関してベースラインのデモンストレーションベースの学習フレームワークを上回っており、実際の圧入用途にとって有望なソリューションであることを示しています。

要約(オリジナル)

Loading of shipping containers for dairy products often includes a press-fit task, which involves manually stacking milk cartons in a container without using pallets or packaging. Automating this task with a mobile manipulator can reduce worker strain, and also enhance the efficiency and safety of the container loading process. This paper proposes an approach called Adaptive Compliant Control with Integrated Failure Recovery (ACCIFR), which enables a mobile manipulator to reliably perform the press-fit task. We base the approach on a demonstration learning-based compliant control framework, such that we integrate a monitoring and failure recovery mechanism for successful task execution. Concretely, we monitor the execution through distance and force feedback, detect collisions while the robot is performing the press-fit task, and use wrench measurements to classify the direction of collision; this information informs the subsequent recovery process. We evaluate the method on a miniature container setup, considering variations in the (i) starting position of the end effector, (ii) goal configuration, and (iii) object grasping position. The results demonstrate that the proposed approach outperforms the baseline demonstration-based learning framework regarding adaptability to environmental variations and the ability to recover from collision failures, making it a promising solution for practical press-fit applications.

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