In both industrial and service domains, a central benefit of the use of robots is their ability to quickly and reliably execute repetitive tasks. However, even relatively simple peg-in-hole tasks are typically subject to stochastic variations, requiring search motions to find relevant features such as holes. While search improves robustness, it comes at the cost of increased runtime: More exhaustive search will maximize the probability of successfully executing a given task, but will significantly delay any downstream tasks. This trade-off is typically resolved by human experts according to simple heuristics, which are rarely optimal. This paper introduces an automatic, data-driven and heuristic-free approach to optimize robot search strategies. By training a neural model of the search strategy on a large set of simulated stochastic environments, conditioning it on few real-world examples and inverting the model, we can infer search strategies which adapt to the time-variant characteristics of the underlying probability distributions, while requiring very few real-world measurements. We evaluate our approach on two different industrial robots in the context of spiral and probe search for THT electronics assembly.


翻译:在工业和服务领域,使用机器人的一个中心好处是它们能够迅速和可靠地执行重复性任务。然而,即使相对简单的嵌入孔任务,通常也会发生随机变化,需要搜索动作才能找到相关特征,例如孔。虽然搜索能提高稳健性,但以运行时间增加为代价:更详尽的搜索将最大限度地增加成功执行某项任务的可能性,但将大大推迟任何下游任务。这种权衡通常由人类专家根据简单超常(很少是最佳的)解决。本文采用了一种自动、数据驱动和无超光化的方法来优化机器人搜索战略。通过对大量模拟随机环境的搜索战略进行神经模型培训,根据少数真实世界实例对其进行调整,并颠倒模型,我们可以推断出适应潜在概率分布的时间变化特点的搜索战略,同时要求很少进行真实世界的测量。我们评估了两种不同工业机器人在螺旋式和探测搜索THT电子组装时所采用的方法。

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