Fixture calibration with guaranteed bounds from a few correspondence-free surface points

要約

ロボット作業セルの治具のキャリブレーションは不可欠ですが、時間がかかり、エラーが発生しやすく、キャリブレーションが不十分だと、下流タスクでのデバッグ時間の無駄につながりやすくなります。
接触ベースの校正方法では、ユーザーはロボットのエンドエフェクターに取り付けられたツールチップを使用して、治具の表面上の点を測定できます。
ほとんどの方法では、ユーザーが CAD モデル上の対応関係に手動で注釈を付ける必要がありますが、これはエラーが発生しやすく、ユーザー エクスペリエンスが煩雑です。
我々は対応関係のない代替案を提案します。ユーザーは単にフィクスチャの表面からいくつかの点を測定するだけで、我々の方法は測定された点を説明できるポーズの緊密なスーパーセットを提供します。
これにより、対称性に関連する曖昧な点や有益ではない点が自然に検出され、この不確実性がユーザーに伝えられます。
おそらくもっと重要なのは、ポーズに保証された境界を提供することです。
このような境界の計算は、SE(3) の階層グリッドを使用することによって扱いやすくなります。
私たちの方法はシミュレーションと実際の協働ロボットの両方で評価され、より簡単でエラーが発生しにくいフィクスチャのキャリブレーションに大きな可能性を示しています。

要約(オリジナル)

Calibration of fixtures in robotic work cells is essential but also time consuming and error-prone, and poor calibration can easily lead to wasted debugging time in downstream tasks. Contact-based calibration methods let the user measure points on the fixture’s surface with a tool tip attached to the robot’s end effector. Most methods require the user to manually annotate correspondences on the CAD model, however, this is error-prone and a cumbersome user experience. We propose a correspondence-free alternative: The user simply measures a few points from the fixture’s surface, and our method provides a tight superset of the poses which could explain the measured points. This naturally detects ambiguities related to symmetry and uninformative points and conveys this uncertainty to the user. Perhaps more importantly, it provides guaranteed bounds on the pose. The computation of such bounds is made tractable by the use of a hierarchical grid on SE(3). Our method is evaluated both in simulation and on a real collaborative robot, showing great potential for easier and less error-prone fixture calibration.

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