T-DOM: A Taxonomy for Robotic Manipulation of Deformable Objects

要約

人間の操作戦略の観察からインスピレーションを得たロボットの把握と操作の分類法は、ロボットのグリッパーの設計から操作アルゴリズムの開発に至るまでのタスクに重要な指針を提供できます。
しかし、既存の把握および操作分類法はオブジェクトの剛性を前提としていることが多く、変形可能なオブジェクトのロボット操作における複雑な相互作用を推論する能力が制限されています。
したがって、変形可能なオブジェクトを含むタスクを支援するには、分類法は変形可能なオブジェクトの操作に固有の相互作用をより包括的に捉える必要があります。
この目的を達成するために、ロボットの動き、力、把握可能な相互作用、把握不可能な相互作用など、変形可能なオブジェクトの操作に関わる重要な側面を分析する分類法である T-DOM を導入し、オブジェクトの変形を初めて詳細に分類します。
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T-DOM を評価するために、衣服、ロープ、手術用手袋などのさまざまな変形可能なオブジェクトや、さまざまな種類の変形を含む 10 個のタスクのデータセットを厳選しました。
T-DOM 分類法と以前の十分に確立された操作分類法を比較して、提案されたタスクを分析します。
私たちの分析は、T-DOM が、さまざまな変形可能なオブジェクトや操作アクションにわたって、他の分類法では識別されなかった操作スキルを効果的に区別できることを実証し、スキルを特徴付ける新しいカテゴリを提供します。
提案された分類法は過去の研究を大幅に拡張し、変形可能な物体のロボット操作を説明するために使用できる、よりきめの細かい分類を提供します。
この研究は、変形可能なオブジェクトの操作を進歩させ、ロボット システムにおける理論的理解と実際の実装の橋渡しをするための基礎を確立します。

要約(オリジナル)

Robotic grasp and manipulation taxonomies, inspired by observing human manipulation strategies, can provide key guidance for tasks ranging from robotic gripper design to the development of manipulation algorithms. The existing grasp and manipulation taxonomies, however, often assume object rigidity, which limits their ability to reason about the complex interactions in the robotic manipulation of deformable objects. Hence, to assist in tasks involving deformable objects, taxonomies need to capture more comprehensively the interactions inherent in deformable object manipulation. To this end, we introduce T-DOM, a taxonomy that analyses key aspects involved in the manipulation of deformable objects, such as robot motion, forces, prehensile and non-prehensile interactions and, for the first time, a detailed classification of object deformations. To evaluate T-DOM, we curate a dataset of ten tasks involving a variety of deformable objects, such as garments, ropes, and surgical gloves, as well as diverse types of deformations. We analyse the proposed tasks comparing the T-DOM taxonomy with previous well established manipulation taxonomies. Our analysis demonstrates that T-DOM can effectively distinguish between manipulation skills that were not identified in other taxonomies, across different deformable objects and manipulation actions, offering new categories to characterize a skill. The proposed taxonomy significantly extends past work, providing a more fine-grained classification that can be used to describe the robotic manipulation of deformable objects. This work establishes a foundation for advancing deformable object manipulation, bridging theoretical understanding and practical implementation in robotic systems.

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