Multi-robot workspace design and motion planning for package sorting

要約

物流業界では業務効率を高めるためにロボット システムが日常的に使用されていますが、ロボットの作業スペースの設計は依然として複雑な手作業であり、変化する需要に対するシステムの柔軟性が制限されています。
この論文は、ロボットアームやコンベヤベルトを含む床グリッド上に固定ロボットを選択的に配置することで予算を最小限に抑えるレイアウトを生成する計算フレームワークを提案することにより、ロボットのワークスペース設計を自動化することを目的としています。
出力場所。
我々は、最初にネットワークフローの制約に従ってサブグラフ最適化を行うことでハードウェア予算を最小限に抑えるためにレイアウトを最適化し、次に生成されたレイアウトに基づいてタスク割り当てと動作計画を行う階層的な解決戦略を提案します。
さらに、複数のエンドエフェクターを備えたマニピュレーターとしてコンベア ベルトをモデル化し、設計および計画のフレームワークに統合する方法を示します。
私たちは一連のシミュレートされたシナリオでフレームワークを評価し、利用可能なさまざまなロボット、コストの割り当て、ボックスのペイロードに適応して、最適なレイアウトと衝突のない動作軌道を生成できることを示しました。

要約(オリジナル)

Robotic systems are routinely used in the logistics industry to enhance operational efficiency, but the design of robot workspaces remains a complex and manual task, which limits the system’s flexibility to changing demands. This paper aims to automate robot workspace design by proposing a computational framework to generate a budget-minimizing layout by selectively placing stationary robots on a floor grid, which includes robotic arms and conveyor belts, and plan their cooperative motions to sort packages from given input and output locations. We propose a hierarchical solving strategy that first optimizes the layout to minimize the hardware budget with a subgraph optimization subject to network flow constraints, followed by task allocation and motion planning based on the generated layout. In addition, we demonstrate how to model conveyor belts as manipulators with multiple end effectors to integrate them into our design and planning framework. We evaluated our framework on a set of simulated scenarios and showed that it can generate optimal layouts and collision-free motion trajectories, adapting to different available robots, cost assignments, and box payloads.

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