Model-Free Large-Scale Cloth Spreading With Mobile Manipulation: Initial Feasibility Study

要約

布の操作は家事やサービス業務で一般的であり、ほとんどの研究では、固定ベースのマニピュレータを使用して、タオル、シャツ、雑巾など、マニピュレータの作業スペースに対してサイズが比較的小さいオブジェクトを操作します。
対照的に、ベッドメイキングやテーブルクロスの敷き詰めなどの大規模な布の操作では、到達可能性と操作制御というさらなる課題が生じます。
それらに対処するために、本論文では、初期の実現可能性調査のために、到達可能性の問題を解決できるシングルアーム移動マニピュレータを備えた、大規模布を配布するための新しいフレームワークを提示します。
操作制御側では、高度に変形可能な布地をモデル化することなく、ビジョンベースの操作制御スキームが適用され、選択された特徴点からエンドエフェクターの動きまでのオンライン更新ヤコビ行列マッピングに基づいています。
マニピュレータとモバイル プラットフォームの制御を調整するには、そのモジュール性によりビヘイビア ツリー (BT) が使用されます。
最後に、さまざまな条件下での布散布に対するモデルフリー操作制御と大規模布散布フレームワークの検証を含む実験が行われます。
実験結果は、シングルアームモバイルマニピュレータとモデルフリー変形コントローラを使用した大規模布散布タスクの実現可能性を示しています。

要約(オリジナル)

Cloth manipulation is common in domestic and service tasks, and most studies use fixed-base manipulators to manipulate objects whose sizes are relatively small with respect to the manipulators’ workspace, such as towels, shirts, and rags. In contrast, manipulation of large-scale cloth, such as bed making and tablecloth spreading, poses additional challenges of reachability and manipulation control. To address them, this paper presents a novel framework to spread large-scale cloth, with a single-arm mobile manipulator that can solve the reachability issue, for an initial feasibility study. On the manipulation control side, without modeling highly deformable cloth, a vision-based manipulation control scheme is applied and based on an online-update Jacobian matrix mapping from selected feature points to the end-effector motion. To coordinate the control of the manipulator and mobile platform, Behavior Trees (BTs) are used because of their modularity. Finally, experiments are conducted, including validation of the model-free manipulation control for cloth spreading in different conditions and the large-scale cloth spreading framework. The experimental results demonstrate the large-scale cloth spreading task feasibility with a single-arm mobile manipulator and the model-free deformation controller.

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