This work proposes a robotic pipeline for picking and constrained placement of objects without geometric shape priors. Compared to recent efforts developed for similar tasks, where every object was assumed to be novel, the proposed system recognizes previously manipulated objects and performs online model reconstruction and reuse. Over a lifelong manipulation process, the system keeps learning features of objects it has interacted with and updates their reconstructed models. Whenever an instance of a previously manipulated object reappears, the system aims to first recognize it and then register its previously reconstructed model given the current observation. This step greatly reduces object shape uncertainty allowing the system to even reason for parts of the objects that are currently not observable. This also results in better manipulation efficiency as it reduces the need for active perception of the target object during manipulation. To get a reusable reconstructed model, the proposed pipeline adopts i) TSDF for object representation, and ii) a variant of the standard particle filter algorithm for pose estimation and tracking of the partial object model. Furthermore, an effective way to construct and maintain a dataset of manipulated objects is presented. A sequence of real-world manipulation experiments is performed to show how future manipulation tasks become more effective and efficient by reusing reconstructed models of previously manipulated objects that were generated on the fly instead of treating objects as novel every time.


翻译:这项工作建议建立一个机器人管道, 用于选择和限制没有几何形状前置物体的位置。 与最近为类似任务( 每个物体都被假定为新颖的)而开展的工作相比, 拟议的系统承认先前被操纵的物体, 并进行在线模型的重建与再利用。 在终身操作过程中, 系统保持了与已重建的模型互动的物体的学习特征并更新了这些模型。 当一个先前被操纵的物体重现的事例出现时, 系统的目标是首先识别它, 然后根据当前观测结果登记其先前重建的模型。 这一步骤极大地减少了物体的不确定性, 使系统甚至可以对目前无法观测的部分物体进行某些原因。 这也导致更好的操作效率, 因为它减少了在操作过程中对目标物体进行积极感知的必要性。 为了获得可重新使用的重新使用的模式, 拟议的管道采用了i) TSDF用于物体的表示, 以及 (ii) 一种标准粒子过滤算法的变体, 以显示对部分物体模型进行估计和跟踪。 此外, 提出了一种有效的构建和保持被操纵物体数据集的方法。 进行真实世界的操纵实验的顺序, 以显示未来操纵物体是如何变得更加有效和高效地处理, 重新改造模型, 。

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