Constrained Nonlinear Kaczmarz Projection on Intersections of Manifolds for Coordinated Multi-Robot Mobile Manipulation

要約

協調操作タスクは、モバイルマニピュレーターにさまざまな構造、タスク、およびロボット固有の制約を課します。
ただし、現在の方法は、これらの無数の制約を同時にモデル化および解決するのに苦労しています。
2つのソリューションを提案します。まず、同時解決に適した多様なマニホールドのファミリーとして制約をモデル化します。
第二に、制約された非線形Kaczmarz（CNKZ）投影技術を導入して、制約に満足したソリューションを生成します。
実験では、CNKZがベースラインアプローチを劇的に上回ることが示されていますが、これはソリューションをまったく見つけることができません。
CNKZをサンプリングベースのモーションプランニングアルゴリズムと統合して、3〜6個のモバイルマニピュレーター（18–36 DOF）の複雑で調整された動きを生成し、CNKZは最大80の非線形制約を同時に解決し、クラッター環境で最大92％の成功率を達成します。
また、OpenManipulator-Xアームを備えた3つのTurtleBot3ワッフルPIロボットを使用して、ハードウェアでのアプローチを示しています。

要約(オリジナル)

Cooperative manipulation tasks impose various structure-, task-, and robot-specific constraints on mobile manipulators. However, current methods struggle to model and solve these myriad constraints simultaneously. We propose a twofold solution: first, we model constraints as a family of manifolds amenable to simultaneous solving. Second, we introduce the constrained nonlinear Kaczmarz (cNKZ) projection technique to produce constraint-satisfying solutions. Experiments show that cNKZ dramatically outperforms baseline approaches, which cannot find solutions at all. We integrate cNKZ with a sampling-based motion planning algorithm to generate complex, coordinated motions for 3 to 6 mobile manipulators (18–36 DoF), with cNKZ solving up to 80 nonlinear constraints simultaneously and achieving up to a 92% success rate in cluttered environments. We also demonstrate our approach on hardware using three Turtlebot3 Waffle Pi robots with OpenMANIPULATOR-X arms.

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