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单臂机器人把衣服转开再折好,实机零样本成功率75.6%

作者:arXivDaily编辑部 arXiv 2609.19817 cs · cs.RO

论文导读

南洋理工大学、香港大学和中国科学院团队提出RotateIt,让单臂机器人抓起衣服后绕固定点快速旋转,借惯性张力分开重叠布层。策略只在仿真中训练,面对八件没见过的真实衣物仍取得75.6%展开成功率,展开状态还能直接交给自动折叠程序。

衣服摊不开,问题不只是抓哪里

皱成一团的衣服有大量自遮挡。传统单臂方法常用“抓起—放下—再抓”的准静态流程,每次只改变一小块布料,动作次数多,衣角还可能重新叠回去。双臂甩动能制造更强张力,但需要两条机械臂和更大的安全空间。

RotateIt选择轴向旋转:夹爪抓住衣物上的有效位置,抬起后让布料围绕近似固定的锚点转动。外层布料获得更大线速度,重叠层被惯性张力拉开;整个动作围绕一只夹爪完成,工作区比左右甩动更紧凑。

图1:论文主图展示机械臂抓住衣物旋转,左上角为展开后的状态。

先挑一个“转得开”的抓点

系统先从顶视图估计衣物点云,过滤掉过密或不稳定区域,再给候选抓点排序。抓点不仅要容易夹住,还要让衣物绕轴旋转时产生有效展开。机械臂抬起衣物后,残差策略根据当前视觉观察动态调整转动幅度和速度,并决定何时释放。

图2:方法依次完成抓点采样、抓点评分和在线旋转参数调整。

策略训练在仿真中完成。为了缩小布料模拟与真实衣物之间的差距,团队随机改变衣物形状、摩擦、质量和视觉外观,再把策略零样本迁移到实机。这里的“零样本”指没有再用真实衣物数据训练,并不表示机器人从未见过仿真服装。

三次机会内,比反复抓放高44到61个百分点

在见过和未见过的仿真衣物、以及八件未见真实衣物上,RotateIt都与准静态抓放比较。论文报告,三次尝试内的成功率高出44.0—61.0个百分点;真实衣物零样本成功率为75.6%,首次动作后的覆盖率高41%,最终覆盖率高26%。

图3:左侧为仿真与实机过程,右侧列出八件真实衣物从初始团叠到展开的结果。

下一步从展开接到完整家务链

展开后的衣物轮廓更完整,后续折叠策略不必先人工整理。团队展示了从旋转展开到自动折叠的衔接,说明单臂动态动作可以成为衣物处理流水线的前置步骤。

图4:论文展示上衣与裤子在展开后进入折叠流程。

实验仍集中在八件真实衣物和受控台面,厚重外套、超大床单、易缠绕带子与家庭杂物环境没有被覆盖。后续如果加入材质在线估计、碰撞监测和失败后重新抓取,单臂方案可继续测试分拣、晾晒与收纳等连续任务。

连续任务还需要机器人判断衣物正反面与袖口位置,避免展开成功后仍以错误朝向进入折叠。

参考资料

https://arxiv.org/abs/2609.19817

https://arxiv.org/html/2609.19817

https://arxiv.org/pdf/2609.19817