Lattice-based shape tracking and servoing of elastic objects

要約

この論文では、ロボットアームを使用して弾性変形可能な物体の形状を制御するための一般的な統合トラッキングサーボアプローチを提案します。
私たちのアプローチは、オブジェクトの周囲に格子を形成し、オブジェクトを格子にバインドし、オブジェクトの代わりに格子を追跡およびサーボすることによって機能します。
これにより、私たちのアプローチでは、あらゆる一般的な形状 (線形、薄いシェル、体積) の変形可能なオブジェクトを完全に 3D 制御できるようになります。
さらに、このアプローチの実行時の複雑さをオブジェクトの幾何学的複雑さから切り離します。
私たちのアプローチは、As-Rigid-As-Possible (ARAP) 変形モデルに基づいています。
物体の機械的パラメータを知る必要がなく、大きな変形を通じて物体を所望の形状に向けて駆動することができます。
私たちのアプローチへの入力は、残りの形状にあるオブジェクトの表面の点群と、各フレームで 3D カメラによってキャプチャされた点群です。
全体として、私たちのアプローチは既存のアプローチよりも広く適用可能です。
私たちは、さまざまな形状や素材 (紙、ゴム、プラスチック、発泡体) の変形可能な物体を使用した多数の実験を通じて、アプローチの効率を検証します。
実験ビデオはプロジェクトの Web サイト (https://sites.google.com/view/tracking-servoing-approach) でご覧いただけます。

要約(オリジナル)

In this paper, we propose a general unified tracking-servoing approach for controlling the shape of elastic deformable objects using robotic arms. Our approach works by forming a lattice around the object, binding the object to the lattice, and tracking and servoing the lattice instead of the object. This makes our approach have full 3D control over deformable objects of any general form (linear, thin-shell, volumetric). Furthermore, it decouples the runtime complexity of the approach from the objects’ geometric complexity. Our approach is based on the As-Rigid-As-Possible (ARAP) deformation model. It requires no mechanical parameter of the object to be known and can drive the object toward desired shapes through large deformations. The inputs to our approach are the point cloud of the object’s surface in its rest shape and the point cloud captured by a 3D camera in each frame. Overall, our approach is more broadly applicable than existing approaches. We validate the efficiency of our approach through numerous experiments with deformable objects of various shapes and materials (paper, rubber, plastic, foam). Experiment videos are available on the project website: https://sites.google.com/view/tracking-servoing-approach.

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