With the field of rigid-body robotics having matured in the last fifty years, routing, planning, and manipulation of deformable objects have emerged in recent years as a more untouched research area in many fields ranging from surgical robotics to industrial assembly and construction. Routing approaches for deformable objects which rely on learned implicit spatial representations (e.g., Learning-from-Demonstration methods) make them vulnerable to changes in the environment and the specific setup. On the other hand, algorithms that entirely separate the spatial representation of the deformable object from the routing and manipulation, often using a representation approach independent of planning, result in slow planning in high dimensional space. This paper proposes a novel approach to spatial representation combined with route planning that allows efficient routing of deformable one-dimensional objects (e.g., wires, cables, ropes, threads). The spatial representation is based on the geometrical decomposition of the space into convex subspaces, which allows an efficient coding of the configuration. Having such a configuration, the routing problem can be solved using a dynamic programming matching method with a quadratic time and space complexity. The proposed method couples the routing and efficient configuration for improved planning time. Our tests and experiments show the method correctly computing the next manipulation action in sub-millisecond time and accomplishing various routing and manipulation tasks.


翻译:随着过去五十年中硬体机器人领域的成熟,变形物体的路线、规划和操纵在近些年来已成为许多领域从外科机器人手术到工业组装和建筑等许多领域中较不触及的研究领域。变形物体的运行方法依赖于学习的隐含空间表象(例如,从演示中学习),使其容易受环境变化和具体设置的影响。另一方面,将变形物体的空间代表与变形物体的路线和操控完全分开的算法,往往使用独立于规划的代议法,导致高空间规划缓慢。本文建议对空间代表采用新颖的方法,同时进行路线规划,以便能够有效地为变形的一维物体(例如,电线、电缆、绳索、线)定)定路。空间代表以空间的几何变形变形变形为根据,从而能够高效率地将变形物体与变形物体的次空间组合和变形变形变形的变形方法。下一个配置、变形问题可以用一种动态的变形方法解决,并用一种变形的变形的变形方法来显示我们变形的变形的变形和变形方法。

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