Flying Hand: End-Effector-Centric Framework for Versatile Aerial Manipulation Teleoperation and Policy Learning

要約

航空操作により、最近、産業と学界の両方から関心が高まっています。
以前のアプローチは、さまざまな特定のタスクで成功を示しています。
ただし、ハードウェアの設計と制御フレームワークは、タスクの仕様と緊密に結合していることが多く、クロスタスクとクロスプラットフォームのアルゴリズムの開発が制限されます。
テーブルトップ操作におけるロボット学習の成功に触発された私たちは、タスクに依存しない低レベルのコントロールから高レベルのプラットフォームに依存しない意思決定を除去するエンドエフェクター中心のインターフェイスを備えた統一された空中操作フレームワークを提案します。
私たちのフレームワークは、4-dofロボットアーム、エンドエフェクター中心の全身モデル予測コントローラー、および高レベルのポリシーを備えた完全に作用した六角形で構成されています。
高精度エンドエフェクターコントローラーは、多用途のタスクの効率的かつ直感的な空中的な遠隔操作を可能にし、模倣学習ポリシーの開発を促進します。
現実世界の実験は、提案されたフレームワークがエンドエフェクター追跡の精度を大幅に改善し、ライティング、ペグイン、ピックと場所、変化する電球など、複数の航空テレオ操作と模倣学習タスクを処理できることを示しています。
プロジェクトWebサイト：https：//lecar-lab.github.io/flying_hand/。

要約(オリジナル)

Aerial manipulation has recently attracted increasing interest from both industry and academia. Previous approaches have demonstrated success in various specific tasks. However, their hardware design and control frameworks are often tightly coupled with task specifications, limiting the development of cross-task and cross-platform algorithms. Inspired by the success of robot learning in tabletop manipulation, we propose a unified aerial manipulation framework with an end-effector-centric interface that decouples high-level platform-agnostic decision-making from task-agnostic low-level control. Our framework consists of a fully-actuated hexarotor with a 4-DoF robotic arm, an end-effector-centric whole-body model predictive controller, and a high-level policy. The high-precision end-effector controller enables efficient and intuitive aerial teleoperation for versatile tasks and facilitates the development of imitation learning policies. Real-world experiments show that the proposed framework significantly improves end-effector tracking accuracy, and can handle multiple aerial teleoperation and imitation learning tasks, including writing, peg-in-hole, pick and place, changing light bulbs, etc. We believe the proposed framework provides one way to standardize and unify aerial manipulation into the general manipulation community and to advance the field. Project website: https://lecar-lab.github.io/flying_hand/.

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