Haptic-guided assisted telemanipulation approach for grasping desired objects from heaps

要約

この論文では、乱雑な中から目的のオブジェクトに到達して把握するための支援型遠隔操作フレームワークを紹介します。
具体的には、開発されたシステムにより、オペレータは雑然とした山から物体を選択し、それを楽に掴むことができ、システムは最適な掴み方の選択を支援し、オペレータがそれに到達するようにガイドする。
この目的を達成するために、物体の姿勢推定スキーム、動的把握再ランキング戦略、およびリーチツー把握ハイブリッド力/位置軌道誘導コントローラを提案します。
これらを、以前の SpectGRASP 把握プランナーとともに、オペレーターに力のフィードバックを提供しながら、触覚デバイスを使用してロボットを制御できる古典的な双方向遠隔操作システムに統合します。
ユーザーが選択したオブジェクトの場合、システムはまずヒープ内のオブジェクトを識別し、その完全な 6 自由度 (DoF) ポーズを推定します。
次に、SpectGRASP は、このオブジェクトに対して順序付けられた衝突のない一連の把握を生成します。
ロボット グリッパーの現在位置に基づいて、提案された把握再ランキング戦略により、最適な把握が動的に更新されます。
支援モードでは、ハイブリッド コントローラーはロボットの向きを自動的に制御しながら、リーチから把握までの軌道に沿ってゼロ力トルク パスを生成します。
私たちは、触覚デバイスと 2 本指グリッパーを備えた 7-DoF 協働ロボットを使用して実世界で実験を行い、遠隔操作システムの個々のコンポーネントとその全体的な機能を検証しました。
得られた結果は、人間が乱雑なシーンを片付けるのを支援する際のシステムの有効性を示しています。

要約(オリジナル)

This paper presents an assisted telemanipulation framework for reaching and grasping desired objects from clutter. Specifically, the developed system allows an operator to select an object from a cluttered heap and effortlessly grasp it, with the system assisting in selecting the best grasp and guiding the operator to reach it. To this end, we propose an object pose estimation scheme, a dynamic grasp re-ranking strategy, and a reach-to-grasp hybrid force/position trajectory guidance controller. We integrate them, along with our previous SpectGRASP grasp planner, into a classical bilateral teleoperation system that allows to control the robot using a haptic device while providing force feedback to the operator. For a user-selected object, our system first identifies the object in the heap and estimates its full six degrees of freedom (DoF) pose. Then, SpectGRASP generates a set of ordered, collision-free grasps for this object. Based on the current location of the robot gripper, the proposed grasp re-ranking strategy dynamically updates the best grasp. In assisted mode, the hybrid controller generates a zero force-torque path along the reach-to-grasp trajectory while automatically controlling the orientation of the robot. We conducted real-world experiments using a haptic device and a 7-DoF cobot with a 2-finger gripper to validate individual components of our telemanipulation system and its overall functionality. Obtained results demonstrate the effectiveness of our system in assisting humans to clear cluttered scenes.

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