Robust Ladder Climbing with a Quadrupedal Robot

要約

四足歩行ロボットは、センサースイートを搭載し、自律的な検査プラットフォームとして機能する産業環境で急増しています。
脚式ロボットは、でこぼこした地形では車輪付きロボットよりも有利であるにもかかわらず、産業インフラの遍在する機能であるはしごを確実に操作することはまだできていません。
はしごを横断できないと、四足歩行者は危険な場所を検査できなくなり、人間が危険にさらされ、工場現場の生産性が低下します。
この論文では、強化学習ベースの制御ポリシーと相補的なフック付きエンドエフェクターを介して四足歩行のはしご登りを学習します。
さまざまなはしごの傾斜、段の形状、段間の間隔にわたるシミュレーションの堅牢性を評価します。
ハードウェア上では、70{\deg} から 90{\deg} の範囲のはしご角度で全体の 90% の成功率を持つゼロショット転送、モデル化されていない摂動時の一貫した上昇パフォーマンス、および状態の 232 倍の上昇速度を実証しました。
美術。
この研究は、産業用四足ロボットの応用範囲を、公称地形の検査を超えて、環境内の困難なインフラストラクチャ機能にまで拡大し、複雑なスキルを実行する際のロボットの形態と制御ポリシーの間の相乗効果を浮き彫りにします。
詳細については、プロジェクトの Web サイト https://sites.google.com/leggedrobotics.com/climbingladders をご覧ください。

要約(オリジナル)

Quadruped robots are proliferating in industrial environments where they carry sensor suites and serve as autonomous inspection platforms. Despite the advantages of legged robots over their wheeled counterparts on rough and uneven terrain, they are still yet to be able to reliably negotiate ubiquitous features of industrial infrastructure: ladders. Inability to traverse ladders prevents quadrupeds from inspecting dangerous locations, puts humans in harm’s way, and reduces industrial site productivity. In this paper, we learn quadrupedal ladder climbing via a reinforcement learning-based control policy and a complementary hooked end-effector. We evaluate the robustness in simulation across different ladder inclinations, rung geometries, and inter-rung spacings. On hardware, we demonstrate zero-shot transfer with an overall 90% success rate at ladder angles ranging from 70{\deg} to 90{\deg}, consistent climbing performance during unmodeled perturbations, and climbing speeds 232x faster than the state of the art. This work expands the scope of industrial quadruped robot applications beyond inspection on nominal terrains to challenging infrastructural features in the environment, highlighting synergies between robot morphology and control policy when performing complex skills. More information can be found at the project website: https://sites.google.com/leggedrobotics.com/climbingladders.

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