DeRi-IGP: Manipulating Rigid Objects Using Deformable Objects via Iterative Grasp-Pull

要約

異種システムの操作、つまり変形可能な (柔らかい) オブジェクトを介して硬いオブジェクトを操作することは、まだ研究の初期段階にある新興分野です。
この分野の既存の作品は、アクションと操作スペースが限られており、一般化能力が低く、開発費が高価であるという問題があります。
これらの課題に対処するために、異種システム操作タスクを解決するために、普遍的に適用可能で効果的な移動プリミティブである Iterative Grasp-Pull (IGP) とサンプルベースのフレームワーク DeRi-IGP を提案します。
DeRi-IGP フレームワークは、ローカルのオンボード ロボットの RGBD センサーを使用して環境を観察し、軟剛体システムを構成します。
次に、この情報を使用して、柔らかいボディ (ロープなど) を繰り返し掴んだり引っ張ったりして、取り付けられた剛体を目的の位置に移動します。
私たちは、さまざまな異種操作タスクを解決する際のフレームワークの有効性を評価し、そのパフォーマンスをいくつかの最先端のベースラインと比較します。
結果は、DeRi-IGP が他の方法よりも大幅に優れていることを示しています。
また、現実世界の人間とロボットが協力して目標を達成したり、遠くの物体を取得したりするタスクを通じて、フレームワークのシミュレーションから現実への一般化を評価します。
私たちのフレームワークは現実世界への移行に成功し、IGP プリミティブの大きな操作空間の利点を示しています。

要約(オリジナル)

Heterogeneous systems manipulation, i.e., manipulating rigid objects via deformable (soft) objects, is an emerging field that remains in its early stages of research. Existing works in this field suffer from limited action and operational space, poor generalization ability, and expensive development. To address these challenges, we propose a universally applicable and effective moving primitive, Iterative Grasp-Pull (IGP), and a sample-based framework, DeRi-IGP, to solve the heterogeneous system manipulation task. The DeRi-IGP framework uses local onboard robots’ RGBD sensors to observe the environment, comprising a soft-rigid body system. It then uses this information to iteratively grasp and pull a soft body (e.g., rope) to move the attached rigid body to a desired location. We evaluate the effectiveness of our framework in solving various heterogeneous manipulation tasks and compare its performance with several state-of-the-art baselines. The result shows that DeRi-IGP outperforms other methods by a significant margin. We also evaluate the sim-to-real generalization of our framework through real-world human-robot collaborative goal-reaching and distant object acquisition tasks. Our framework successfully transfers to the real world and demonstrates the advantage of the large operational space of the IGP primitive.

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