Dynamic On-Palm Manipulation via Controlled Sliding

要約

非把握的操作により、掴んだり外したりする必要性が回避され、フォースクロージャーでは掴めないオブジェクトを扱うことができるため、オブジェクトとの迅速なインタラクションが可能になります。
掴みにくい操作に対する現在のアプローチは、静的接触に焦点を当てており、滑りに伴う作動不足を回避しています。
ただし、滑り接触を制御する機能により、本質的に滑り止めの制約がなくなり、動的操作の新たな可能性が開かれます。
この論文では、ハイブリッド接触モードの全範囲を考慮する必要がある、挑戦的で把握しにくい動的操作タスクを検討します。
タスクのマルチモーダル計画の側面を処理するために、接触暗黙的 MPC の最新の手法を活用します。
MPC に使用される単純なモデルと低レベルの追跡コントローラーの間の統合を慎重に考慮して、接触暗黙的 MPC が動的タスクにどのように適応できるかを示します。
驚くべきことに、摩擦剛体接触モデルの既知の不正確さにもかかわらず、私たちの方法はタスクを迅速に実行しながら、これらの不正確さに反応することができます。
さらに、参照軌道やモーションプリミティブなどの一般的な補助手段は使用せず、アプローチの汎用性を強調しています。
私たちの知る限り、これは 3 次元での動的操作タスクへの接触暗黙的 MPC の最初の適用です。

要約(オリジナル)

Non-prehensile manipulation enables fast interactions with objects by circumventing the need to grasp and ungrasp as well as handling objects that cannot be grasped through force closure. Current approaches to non-prehensile manipulation focus on static contacts, avoiding the underactuation that comes with sliding. However, the ability to control sliding contact, essentially removing the no-slip constraint, opens up new possibilities in dynamic manipulation. In this paper, we explore a challenging dynamic non-prehensile manipulation task that requires the consideration of the full spectrum of hybrid contact modes. We leverage recent methods in contact-implicit MPC to handle the multi-modal planning aspect of the task. We demonstrate, with careful consideration of integration between the simple model used for MPC and the low-level tracking controller, how contact-implicit MPC can be adapted to dynamic tasks. Surprisingly, despite the known inaccuracies of frictional rigid contact models, our method is able to react to these inaccuracies while still quickly performing the task. Moreover, we do not use common aids such as reference trajectories or motion primitives, highlighting the generality of our approach. To the best of our knowledge, this is the first application of contact-implicit MPC to a dynamic manipulation task in three dimensions.

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