Robotic manipulation of deformable objects gains great attention due to its wide applications including medical surgery, home assistance, and automatic food preparation. The ability to deform soft objects remains a great challenge for robots due to difficulties in defining the problem mathematically. In this paper, we address the problem of shaping a piece of dough-like deformable material into a 2D target shape presented upfront. We use a 6 degree-of-freedom WidowX-250 Robot Arm equipped with a rolling pin and information collected from an RGB-D camera and a tactile sensor. We present and compare several control policies, including a dough shrinking action, in extensive experiments across three kinds of deformable materials and across three target dough shape sizes, achieving the intersection over union (IoU) of 0.90. Our results show that: i) rolling dough from the highest dough point is more efficient than from the 2D/3D dough centroid; ii) it might be better to stop the roll movement at the current dough boundary as opposed to the target shape outline; iii) the shrink action might be beneficial only if properly tuned with respect to the expand action; and iv) the Play-Doh material is easier to shape to a target shape as compared to Plasticine or Kinetic sand. Video demonstrations of our work are available at https://youtu.be/ZzLMxuITdt4


翻译:对变形物体的机械操纵因其广泛的应用,包括医疗外科手术、家庭协助和自动食品准备等应用而引起极大关注。变形软物体的能力对于机器人来说仍然是一项巨大的挑战,因为难以从数学角度界定问题。在本文中,我们解决了将一块面粉式变形材料形成一个2D目标形状的问题。我们使用6度自由的LowidX-250机器人臂,配有滚动针,以及从RGB-D相机和触摸传感器收集的信息。我们提出并比较了几种控制政策,包括面团缩缩缩缩行动,在三种可变形材料和三种目标面团形状的大规模实验中,这对机器人来说仍然是一项巨大的挑战。在0.90的组合(IoU)上实现交叉。我们的结果显示:i)从最高面面的滚动面团比2D/3D杜ughmroid更有效率;ii)可能更好阻止当前面团边界的滚动运动,而不是目标形状轮廓;iii)只有在正确调整了我们的目标面的图象/图像显示时,收缩行动才可能是有益的。

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