Development of a Whole-body Work Imitation Learning System by a Biped and Bi-armed Humanoid

要約

近年、模倣学習が盛んに研究されています。
特に、ルートリンクの位置や姿勢、カメラの画角が変化しない固定胴体ロボットによるスキル習得が多くのケースで実現されている。
一方で、人型ロボットなどのフローティングリンクを備えたロボットの動作を模倣することは依然として困難です。
本研究では、フローティングリンクを備えた二足歩行ロボットを用いた模倣学習システムを開発する。
このようなシステムの開発には 2 つの主な問題があります。
1 つ目はヒューマノイド用の遠隔操作デバイス、2 つ目は高負荷と長期データ収集に耐えられる制御システムです。
1点目は全身制御装置TABLISを使用します。
腕だけでなく脚の制御も可能で、ロボットとのバイラテラル制御も可能です。
このTABLISと高性能人型ロボットJAXONを接続することで、模倣学習のための制御システムを構築します。
2点目としては、姿勢最適化に基づいた長期データの収集とロボットの手足の動作を同時に行えるシステムを構築します。
高サイクルの姿勢生成と、全身関節トルクの最小化や接触力の最適化などの姿勢最適化手法を組み合わせます。
上記 2 つの機能を統合したシステムを設計し、模倣学習によってさまざまなタスクを達成します。
最後に、手だけでなく頭や腰も同時に動かす柔軟な布地を操作したり、ヒューマノイド特有の脚を使って物体を操作したり、大きな力が必要な重量物を持ち上げたりする実験により、このシステムの有効性を実証します。

要約(オリジナル)

Imitation learning has been actively studied in recent years. In particular, skill acquisition by a robot with a fixed body, whose root link position and posture and camera angle of view do not change, has been realized in many cases. On the other hand, imitation of the behavior of robots with floating links, such as humanoid robots, is still a difficult task. In this study, we develop an imitation learning system using a biped robot with a floating link. There are two main problems in developing such a system. The first is a teleoperation device for humanoids, and the second is a control system that can withstand heavy workloads and long-term data collection. For the first point, we use the whole body control device TABLIS. It can control not only the arms but also the legs and can perform bilateral control with the robot. By connecting this TABLIS with the high-power humanoid robot JAXON, we construct a control system for imitation learning. For the second point, we will build a system that can collect long-term data based on posture optimization, and can simultaneously move the robot’s limbs. We combine high-cycle posture generation with posture optimization methods, including whole-body joint torque minimization and contact force optimization. We designed an integrated system with the above two features to achieve various tasks through imitation learning. Finally, we demonstrate the effectiveness of this system by experiments of manipulating flexible fabrics such that not only the hands but also the head and waist move simultaneously, manipulating objects using legs characteristic of humanoids, and lifting heavy objects that require large forces.

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