Real-time interception of a fast-moving object by a robotic arm in cluttered environments filled with static or dynamic obstacles permits only tens of milliseconds for reaction times, hence quite challenging and arduous for state-of-the-art robotic planning algorithms to perform multiple robotic skills, for instance, catching the dynamic object and avoiding obstacles, in parallel. This paper proposes an unified framework of robotic path planning through embedding the high-dimensional temporal information contained in the event stream to distinguish between safe and colliding trajectories into a low-dimension space manifested with a pre-constructed 2D densely connected graph. We then leverage a fast graph-traversing strategy to generate the motor commands necessary to effectively avoid the approaching obstacles while simultaneously intercepting a fast-moving objects. The most distinctive feature of our methodology is to conduct both object interception and obstacle avoidance within the same algorithm framework based on deep manifold learning. By leveraging a highly efficient diffusion-map based variational autoencoding and Extended Kalman Filter(EKF), we demonstrate the effectiveness of our approach on an autonomous 7-DoF robotic arm using only onboard sensing and computation. Our robotic manipulator was capable of avoiding multiple obstacles of different sizes and shapes while successfully capturing a fast-moving soft ball thrown by hand at normal speed in different angles. Complete video demonstrations of our experiments can be found in https://sites.google.com/view/multirobotskill/home.


翻译:在充满静态或动态障碍的杂乱环境中,机器人臂对快速移动的物体进行实时拦截,在充满静态或动态障碍的杂乱环境中,由机器人臂对快速移动的物体进行拦截,只允许数十毫秒的响应时间,因此,对于最先进的机器人规划算法来说,具有相当挑战性和艰巨性,以便同时运用多种机器人技能,例如,抓捉动态物体和避免障碍。本文件建议通过将事件流中包含的高维时间信息嵌入一个统一的机器人路径规划框架,将高维的高维度时间信息嵌入一个低二进制空间,以预构件 2D 密集连接图形显示。然后我们利用快速图形转换战略生成必要的发动机指令,以有效避免接近的障碍,同时拦截一个快速移动的物体。我们的方法最独特的特征是在基于深层多元学习的同一算法框架内进行物体截取和避免障碍。我们借助高效的传播-地图,基于变异自动解码和扩展卡尔曼过滤器(EKEKFFF),我们展示了在自主的7-F型机器人臂上采取的方法的有效性,而只能在机型的快速感测距上,同时以快速地掌握着一个能式的变压和制式变压式速度。我们通过快速变压式的变压式的动作,在快速变压式变压式变压式变压式的变压式的变压。

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