Mobile Manipulation Platform for Autonomous Indoor Inspections in Low-Clearance Areas
Stevens Institute of Technology(史蒂文斯理工学院)
针对移动操作平台稳定性与工作空间的矛盾,提出结合Clearpath Jackal无人车与Kinova Gen3机械臂的方案,通过软硬件修改构建了适用于低净空室内巡检的高性能稳定平台并验证了其有效性。
2023-09-19 cs.RO
A Holistic Approach to Reactive Mobile Manipulation
QUT Centre for Robotics(昆士兰科技大学机器人中心)
我们提出了一个可分配任务的反应式移动操作系统的设计和实现。与相关工作相反,我们将手臂和基座的自由度视为一个整体结构,这大大提高了所产生的运动的速度和流动性。这种方法的核心是一个强大的和反应式的运动控制器,它可以实现所需的末端执行器的姿态,同时避免关节位置和速度限制,并确保移动机械手在整个轨迹的机动性。这可以支持基于传感器的行为,例如闭环视觉抓取。由于在我们的方法中不涉及规划,机器人永远不会静止地思考下一步该做什么。我们展示了我们的整体运动控制器的多功能性,通过实施一个拾取和放置系统,使用行为树,并证明了这项任务的9度的自由移动机械手。此外,我们提供了一个开源的实现我们的运动控制器的非完整和全向移动机械手可在jhavl.github.io/holistic。
2022-02-02 cs.RO
Homogeneous Proportional-Integral-Derivative Controller in Mobile Robotic Manipulators
Tecnologico de Monterrey, Institute of Advanced Materials for Sustinable Manufacturing(墨西哥蒙特雷理工大学可持续制造先进材料研究所)
本文提出了一种针对移动机器人机械臂的同构PID控制器,通过同构控制理论提升系统稳定性与收敛性,实现在动态不确定性和外部干扰下的高精度轨迹跟踪性能。
2025-11-20 cs.RO nlin.AO
Bayesian Optimization-based Nonlinear Adaptive PID Controller Design for Robust Mobile Manipulation
Chalmers University of Technology(查尔姆斯理工大学);University College London(伦敦大学学院)
在本文中,我们提出使用非线性自适应PID控制器来调节移动机械手的关节变量。移动基座的运动对机械手的关节控制器施加不适当的干扰。在设计常规PID控制器时,需要在闭环系统的性能和灵活性与其稳定裕度之间进行权衡。所提出的非线性自适应PID控制器提供了一种机制,放松需要这样的妥协,根据误差的大小,无需专家调整的增益。因此,即使在系统建模中存在外部干扰和不确定性的情况下,我们也可以实现系统的敏捷性能,同时在输出中看到阻尼过冲,并尽可能接近地跟踪参考。我们采用贝叶斯优化方法来选择非线性自适应PID控制器的参数,以实现最佳的性能,在跟踪参考输入和抑制干扰。结果表明,一个良好的设计非线性自适应PID控制器可以有效地调节移动机械手的关节变量,而携带一个未知的沉重的负载和突然的基础运动发生。
2022-07-04 cs.RO
Harmonious Sampling for Mobile Manipulation Planning
KAIST(韩国科学技术院)
移动操作规划通常采用解耦的方法,即分别在基座和机械手上进行规划。虽然这种方法速度很快,但它可能会生成次优路径。另一个方向是在高维位形空间中联合调整基座和机械手的耦合方法。这种耦合方法解决了解耦方法的次最优性和不完整性,但由于其过多的计算开销而没有被广泛使用。鉴于这种权衡的空间,我们提出了一个简单的,但有效的移动操作采样方法,和谐采样,主要是在困难的地区,我们需要同时操纵基地和机械手执行耦合的方法。我们的方法通过一个低维的基空间,利用可达性地图的目标末端执行器的姿态和广义沃罗诺伊图检测到的狭窄通道识别这样的困难区域。对于其余的简单区域,我们主要在具有预定义的联合配置的基本配置上执行采样,从而加速规划过程。我们比较我们的方法与解耦和耦合的方法在六个不同的问题,不同的难度。我们的方法在实验上显示了有意义的改进,在解耦方法的基础上,找到初始解决方案的时间(最多快5.6倍)和最终解决方案的成本(最多低17%),特别是在空间狭窄的困难场景中。我们还展示了这些好处与一个真正的,移动胡博机器人。
2019-09-27 cs.RO
ORLA*: Mobile Manipulator-Based Object Rearrangement with Lazy A Star
本文提出ORLA*方法,利用惰性A*搜索同时优化末端执行器与移动底座运动,结合机器学习处理堆叠稳定性,实现移动机械臂多物体重排的全局最优求解。
2024-10-20 cs.AI cs.LG cs.RO
ADM-Planner: LLM-Guided Long-Horizon Planning for Mobile Manipulators with Attention-Enhanced Dynamic Memory
Nanyang Technological University(南洋理工大学)
针对移动机械臂长时程规划中场景动态变化导致计划失效的问题,提出ADM-Planner框架,通过注意力增强动态记忆分离持久知识与对象状态,有界检索关键信息,在模拟和实物实验中显著提升成功率并降低上下文开销。
2026-09-25 cs.RO
Implicit Contact-Rich Manipulation Planning for a Manipulator with Insufficient Payload
Osaka University(大阪大学);National Institute of Advanced Industrial Science and Technology(产业技术综合研究所)
本文使用一个移动机械手与协作机器人手臂操纵物体超过机器人的最大有效载荷。提出了一种基于单次概率路径图的环境支持下的操作运动规划和优化方法。该方法使用扩展的对象网格模型来检查接触,并随机探索对象运动,同时保持接触并确保负担得起的抓握力。它使用基于优化的算法获得对象运动后生成机器人运动轨迹。在所提出的方法的帮助下,我们可以计划接触丰富的操作,而无需特别分析对象的接触模式及其过渡。规划器和优化器自动确定它们。我们进行了实验和分析,使用模拟和现实世界的执行,以检查该方法的性能。它可以成功找到满足接触、力和运动学约束的操作运动,从而允许移动机械手移动重物,同时利用环境障碍物的支撑力。该方法不需要显式地分析接触状态和建立接触转移图,为机器人的无抓取操作、无接触操作和有接触操作等提供了新的视角。
2023-02-26 cs.RO
YOR: Your Own Mobile Manipulator for Generalizable Robotics
New York University(纽约大学);University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);City University of New York(纽约城市大学)
YOR是一款低成本、模块化的移动机械臂,通过集成 omnidirectional 基底、可伸缩垂直提升装置和双臂夹具,实现全身移动和操作,为移动操作研究提供经济高效的解决方案。
2026-02-11 cs.LG cs.RO
MessyMem: Learning-from-Doing Memory for Mobile Manipulation
Stanford University(斯坦福大学)
MessyMem通过持久记忆系统,利用空间3D场景图与交互知识,使移动操作机器人跨任务复用经验,在25任务仿真中任务进度达80%,显著优于基线。
2026-09-16 cs.RO
Generating Continuous Motion and Force Plans in Real-Time for Legged Mobile Manipulation
University of Michigan(密歇根大学);ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院)
操纵器可以被添加到足式机器人上,允许它们与环境交互并改变环境。腿移动操作规划者必须考虑如何接触力产生这些机械手影响系统。当前的规划策略要么在规划期间将这些力视为不可变的,要么在实时的【形】操作时无法优化这些接触力。本文提出了面向稳定性和任务的滚动时域运动和操纵自主规划器(STORMMAP),它能够为机器人的运动和操纵力轨迹生成连续的计划,以确保平台的动态可行性和稳定性,并激励完成用户指定的操纵和运动任务。STORMMAP使用非线性优化问题来计算这些计划,并且能够通过假设接触位置由用户或外部算法先验给定来实时的【形】运行。一个四足动物的各种模拟实验与机械手安装到它的躯干证明了STORMMAP的多功能性。与现有的最先进的方法相比,本文中描述的方法在10毫秒内生成连续的计划,比以前的策略快一个数量级。
2021-04-23 cs.RO
EMMa: End-Effector Stability-Oriented Mobile Manipulation for Tracked Rescue Robots
本文提出了一种面向履带救援机器人的移动操作框架,通过协调路径优化模型和紧凑成本/约束表示,提高末端操作的稳定性和任务成功率。
2026-04-09 cs.RO
An Architecture for Reactive Mobile Manipulation On-The-Move
Queensland University of Technology(昆士兰科技大学);LYRO Robotics(LYRO机器人公司)
我们提出了一个通用的反应式移动操作的架构,而机器人的基地是在运动中的下一个目标,在一个高层次的任务。通过在移动中执行任务,与操作过程中底座暂停的方法相比,总体周期时间缩短。机械手的反应式控制能够以不可预测的运动抓取物体,同时与开环的基于随机性的规划方法相比,提高了对感知误差、环境干扰和不准确的机器人控制的鲁棒性。我们提出了一个示例实现的架构,并调查了一系列的拾取和放置任务的静态和动态对象的性能,并比较基线方法的性能。我们的方法在现实世界中的成功率超过99%,在使用物理机器人系统的120次尝试中只有一次失败。该结构在其他移动机械手平台上进行了仿真验证。与现有的移动操作架构相比,我们的方法将任务时间减少了48%,同时还提高了可靠性,可预测性和可预测性。有关补充材料,请参见https://benburgesslimerick.github.io/ManipulationOnTheMove。
2022-12-14 cs.RO
A Novel Design and Evaluation of a Dactylus-Equipped Quadruped Robot for Mobile Manipulation
University of Edinburgh(爱丁堡大学)
四足机器人通常配备额外的手臂进行操作,对价格和重量产生负面影响。另一方面,腿运动的要求意味着这种机器人的腿通常具有执行操纵所需的扭矩和精度。在本文中,我们提出了一种新的设计,小型四足机器人配备了两个腿安装机械手的灵感来自甲壳类动物的螯足和关节步行者前肢。通过利用腿中已经存在的致动器,我们可以实现每个肢体仅使用3个额外电机的操纵。该设计使得能够使用相对于腿电机小且便宜的致动器,进一步降低成本和重量。由于采用了集成的电缆/滑轮系统,对腿部的惯性矩影响很小。正如我们在一套远程操作实验中所展示的那样,该机器人能够执行单肢和双肢操作,以及在操作模式之间转换。所提出的设计与额外的手臂类似,同时每个机械手的重量和成本降低5倍,并且能够完成需要2个机械手的任务。
2022-09-16 cs.RO
Model Predictive Robot-Environment Interaction Control for Mobile Manipulation Tasks
ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院)
现代的扭矩控制服务机器人在与环境交互时可以调节接触力。模型预测控制(MPC)是一种解决底层控制问题的强大方法,它允许规划全身运动,同时包括由机器人动力学或其环境施加的不同约束。然而,需要一个精确的模型的机器人环境,以实现令人满意的闭环性能。目前,这种必要性破坏了MPC在操纵任务中的性能和通用性。在这项工作中,我们结合了基于MPC的全身控制器与两个自适应计划,来自在线系统辨识和自适应控制。因此,我们使一般的移动机械手与未知的环境进行交互,而不需要重新调整参数或预先建模的相互作用的对象。结合MPC控制器,这两种自适应方法进行了验证和基准与球平衡机械手在开门和物体升降任务。
2021-06-08 cs.RO
Object-Centric Mobile Manipulation through SAM2-Guided Perception and Imitation Learning
Learning Machines Group, Graduate School of Informatics, Kyoto University(京都大学信息学研究生院学习机器组);Dept. of Brain Robot Interface, Computational Neuroscience Labs, ATR(脑机器人接口部门,计算神经科学实验室,ATR)
针对移动操作中导航与操作解耦导致的性能下降问题,提出基于SAM2的以对象为中心的模仿学习方法,将操作方向信息融入模型,实现不同方向下的任务一致理解,显著提升了系统的泛化能力与鲁棒性。
2025-07-15 cs.RO
ReMoSPLAT: Reactive Mobile Manipulation Control on a Gaussian Splat
QUT Centre For Robotics, School of Electrical Engineering and Robotics at the Queensland University of Technology(昆士兰理工大学机器人中心,电气工程与机器人学学院)
研究移动操纵器在不涉及高成本规划下如何利用高斯点云表示避免碰撞,提出基于二次规划公式的ReMoSPLAT反应式控制器,通过模拟实验验证其可行性,性能可媲美依赖完美信息的控制器,并在真实机器人平台进一步验证。
2026-07-14 cs.RO
Stability Constrained Mobile Manipulation Planning on Rough Terrain
McGill University(麦吉尔大学)
本文提出了一个框架,允许在线动态稳定性约束的最优轨迹规划的移动机械手机器人工作在崎岖的地形。首先,移动机械臂机器人的运动学模型,和零力矩点(ZMP)稳定性措施作为理论背景。然后,提出了一种基于采样的准静态规划算法,并给出了数学证明。机器人的准静态路径,然后作为一个初始的猜测,热启动非线性最优控制求解器,否则可能有困难找到一个解决方案的稳定性约束的制定有效。该框架的性能和计算效率的证明,通过一个模拟的木材采伐移动机械手机器工作在不同的地形。仿真结果验证了在满足动稳定性约束的情况下,对变地形进行在线轨迹规划的可行性。
2021-05-10 cs.AI cs.RO cs.SY
Distributed Reinforcement Learning of Targeted Grasping with Active Vision for Mobile Manipulators
Preferred Networks, Inc.(优选网络公司)
开发能够在非结构化环境中执行各种操作任务的个人机器人需要解决机器人抓取系统的几个挑战。我们向这个更广泛的目标迈出了一步,提出了第一个基于RL的系统,据我们所知,移动机械手,可以(a)实现有针对性的把握概括到看不见的目标对象,(b)学习复杂的抓取策略,为混乱的场景与闭塞的对象,和(c)通过其可移动的手腕相机执行主动视觉,以更好地定位对象。系统以该对象的单个任意姿态RGB图像的形式被告知所需的目标对象,使得系统能够概括为未见过的对象而无需重新训练。为了实现这样一个系统,我们结合了深度强化学习的几个进步,并提出了一个使用同步SGD的大规模分布式训练系统,该系统可以无缝扩展到多节点,多GPU基础设施,使快速原型更容易。我们在模拟环境中对系统进行训练和评估,确定提高性能的关键组件,分析其行为,并将其转换为真实世界的设置。
2020-10-14 cs.AI cs.DC cs.LG
Model-Free Large-Scale Cloth Spreading With Mobile Manipulation: Initial Feasibility Study
The Chinese University of Hong Kong(香港中文大学);Multi-Scale Medical Robotics Center(多尺度医疗机器人中心);Westlake University(西湖大学);The Hong Kong University of Science and Technology(香港科技大学)
针对大规模布料操作的可达性与控制难题,提出基于单臂移动操作器、视觉在线雅可比控制和行为树调度的无模型展开框架,实验验证了该方案的可行性。
2023-08-21 cs.RO cs.SY eess.SY
Constrained Nonlinear Kaczmarz Projection on Intersections of Manifolds for Coordinated Multi-Robot Mobile Manipulation
Collaborative Robotics and Intelligent Systems (CoRIS) Institute, Oregon State University(协作机器人与智能系统研究所,俄勒冈州立大学);Department of Computer Science, Purdue University(计算机科学系,普渡大学)
针对多机器人协作操作中多约束难同步求解的问题,提出将约束建模为可解流形族并结合约束非线性Kaczmarz投影技术,可高效求解大量非线性约束,提升了多移动操作机器人协同运动规划的成功率,且通过硬件实验验证了有效性。
2025-03-27 cs.RO
AC-DiT: Adaptive Coordination Diffusion Transformer for Mobile Manipulation
State Key Laboratory of Multimedia Information Processing, School of Computer Science, Peking University(多媒体信息处理国家重点实验室,计算机学院,北京大学);Nanjing University(南京大学);CUHK(香港中文大学);Beijing Academy of Artificial Intelligence (BAAI)(北京人工智能研究院)
AC-DiT通过mobility-to-body条件机制和感知感知的多模态融合策略,解决移动基座与机械臂协调及不同阶段感知需求差异问题,实现端到端移动操作。
2025-07-05 cs.AI cs.RO
Articulated Object Interaction in Unknown Scenes with Whole-Body Mobile Manipulation
ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院);Vector Institute(矢量研究院);University of Toronto(多伦多大学);NVIDIA(英伟达公司)
针对未知动态环境中移动操作器与大型铰接物体自主交互的难题,提出物体中心规划加智能体中心最优控制的两阶段架构,在轮式、腿式平台的厨房场景中实现了更高成功率与更短执行时间,并完成硬件验证。
2022-03-18 cs.AI cs.RO
Trajectory Control for Differential Drive Mobile Manipulators
WPI(伍斯特理工学院)
针对室内仓库中的移动机械臂,提出一种计算执行器指令的轨迹控制方法,使系统在不违反非完整约束的前提下跟踪期望轨迹,并在 Fetch 机器人上验证了动力学建模、轨迹规划、状态机和逆运动学等核心贡献。
2023-03-31 cs.RO
Multi-Task Reinforcement Learning based Mobile Manipulation Control for Dynamic Object Tracking and Grasping
Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences(中国科学院沈阳自动化研究所);Institutes for Robotics and Intelligent Manufacturing, Chinese Academy of Sciences(中国科学院机器人与智能制造创新研究院);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Heriot-Watt University(赫瑞-瓦特大学)
由于机器人系统的高度复杂性和工作环境的非结构化,使得移动机械手的敏捷控制具有挑战性。跟踪和抓取具有随机轨迹的动态对象甚至更难。本文提出了一种基于多任务强化学习的移动操作控制框架,实现了通用的动态目标跟踪和抓取。选择几种基本类型的动态轨迹作为任务训练集。为了提高策略在实际应用中的泛化能力,在训练过程中引入了随机噪声和动态随机化。大量实验表明,训练后的策略能够适应未知的随机动态轨迹,跟踪误差约为0.1m,动态目标的抓取成功率为75%.训练的策略也可以成功地部署在一个真正的移动机械手。
2020-06-07 cs.AI cs.LG cs.RO
Lie Theory Based Optimization for Unified State Planning of Mobile Manipulators
Applied Research Associates(应用研究协会);University of Virginia(弗吉尼亚大学);The University of Texas at Dallas(德克萨斯大学达拉斯分校)
本文针对移动机械臂高自由度建模与规划难题,提出基于李理论和螺旋坐标的统一逆运动学约束求解与优化方法,实现基座与机械臂同步平滑运动规划,并通过仿真验证了规划器性能。
2024-10-20 cs.RO
Planning Optimal Trajectories for Mobile Manipulators under End-effector Trajectory Continuity Constraint
Singapore Centre for 3D Printing (SC3DP)(新加坡3D打印中心);Nanyang Technological University (NTU)(南洋理工大学);Eureka Robotics(尤里卡机器人公司)
针对移动操作臂运动规划中因基座冗余带来的挑战,提出将末端执行器轨迹连续性约束下的规划问题解耦为最优基座轨迹规划与操作臂轨迹求解的方法,并通过硬件实验和仿真验证了其在移动打印任务中的有效性。
2024-03-06 cs.RO
Improved Reinforcement Learning Coordinated Control of a Mobile Manipulator using Joint Clamping
University College London(伦敦大学学院);University of Ioannina(约阿尼纳大学)
许多机器人路径规划问题是连续的、随机的、高维的。当需要避免自身和环境碰撞时,移动机械手协调其基座和机械手以在线控制其全身的能力特别具有挑战性。强化学习技术有可能通过其对环境的概括能力来解决这些问题。我们研究联合处罚和联合限制的国家的最先进的移动机械手全身控制器,使用激光雷达传感避障。我们提出了改进强化学习方法的方向。我们的代理在达到目标的环境中实现了比基线更高的成功率,并且它可以解决需要协调全身控制的环境,而基线失败了。
2021-10-05 cs.RO
Socially-aware Object Transportation by a Mobile Manipulator in Static Planar Environments with Obstacles
Computer Vision and Robotics Laboratory (VeRLab), Department of Computer Science, Universidade Federal de Minas Gerais(计算机视觉与机器人实验室(VeRLab)、计算机科学系、巴西矿务大学)
针对现有社会感知导航多针对移动机器人、缺乏移动操作臂专用方案的问题,提出基于Risk-RRT*框架的协同驱动方法,可在静态有人环境中实现带载移动操作臂的社会感知无碰撞物体运输,性能优于仅移动类方法。
2025-06-16 cs.RO
High-density Electromyography for Effective Gesture-based Control of Physically Assistive Mobile Manipulators
Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学);Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学)
本文提出一种可穿戴高密度肌电设备,通过实时手势识别控制8自由度移动机械臂,以完成家务和物理辅助任务,并在13名参与者的评估中验证了其有效性。
2024-11-04 cs.RO
On-The-Go Robot-to-Human Handovers with a Mobile Manipulator
Monash University(莫纳什大学)
现有的方法来直接机器人到人的交接通常是在固定基座的机器人手臂上实现的,或者是在执行交接之前完全停止的移动操纵器上实现的。我们提出了“在去”的机器人,允许移动的移动机械手移交对象给一个人没有停止。在移动中的移交运动是由一个反应控制器产生的,该控制器允许同时控制底座和手臂。在一项用户研究中,人类接收者主观地评估移动中的移交者比实施“停止并交付”行为的移交者更有效、可预测、自然、更及时和更安全。
2022-03-16 cs.RO
Efficient Kinematic Planning for Mobile Manipulators with Non-holonomic Constraints Using Optimal Control
ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院)
研究了具有非完整约束和完整操作空间跟踪约束的移动机械臂运动学轨迹规划问题。通过求解约束序列线性二次型最优控制问题,得到了系统的整体轨迹和时变运动反馈控制器。所采用的算法具有高效率,通过一个连续的时间制定,受益于自适应步长积分器和通过线性复杂度的积分步骤的数量。在第一个应用程序的例子中,我们解决了26自由度轮式机器人的运动轨迹规划问题。在第二个例子中,我们将约束SLQ应用到现实世界中的移动机械手在滚动时域最优控制的方式,在那里我们获得最优的控制器和计划的速率高达100 Hz。
2018-01-16 cs.RO
A Solution to Adaptive Mobile Manipulator Throwing
EPFL(洛桑联邦理工学院)
移动机械手抛投是提高工厂动态操作灵活性和效率的一种很有前途的方法。它的主要挑战是有效地计划一个可行的投掷下广泛的任务规范。我们表明,移动机械手投掷问题可以简化为一个平面的问题,从而大大降低了计算成本。使用机器学习方法,我们建立了一个模型的对象的倒飞行动力学和机器人的运动学的可行性,这使得投掷运动生成在1毫秒内给定的查询目标位置。由于我们的方法的计算效率,我们表明,该系统是自适应的干扰下,通过重新规划的飞行替代解决方案,而不是坚持原来的投掷计划。
2022-08-03 cs.RO
Heterogeneous Full-body Control of a Mobile Manipulator with Behavior Trees
Örebro University(厄勒布鲁大学);Center for Applied Autonomous Sensor Systems (AASS)(应用自主传感器系统中心)
将复杂机械系统(如移动机械手)的异构控制器集成在同一结构中并以模块化方式集成仍然具有挑战性。在这项工作中,我们扩展我们的框架的基础上的行为树的冗余机械系统的控制问题,指挥更复杂的系统,涉及多个低级别的控制器。这允许集成系统实现需要子系统之间协调的重要目标。
2022-10-16 cs.RO
Self-Calibration of Mobile Manipulator Kinematic and Sensor Extrinsic Parameters Through Contact-Based Interaction
University of Toronto Institute for Aerospace Studies(多伦多大学航空航天研究所);University of Zagreb(萨格勒布大学)
提出了一种基于接触信息的移动机械手自标定方法。我们的方法,基于点云配准,适用于估计安装在移动基座上的固定视觉传感器和末端执行器之间的外变换。除了传感器校准,我们证明了该方法可以扩展到包括机械手运动学模型参数,这涉及到一个非刚性配准过程。我们的程序仅使用板载传感,不依赖任何外部测量设备、基准标记或校准装置。此外,它在一般情况下是完全自动的。我们的实验验证所提出的方法在自定义移动机械手平台,并证明厘米级的后校准精度定位的末端执行器仅使用视觉指导。我们还讨论了注册算法的稳定性,以确定校准是可能的条件下。
2018-10-22 cs.RO
Planning a Sequence of Base Positions for a Mobile Manipulator to Perform Multiple Pick-and-Place Tasks
Osaka University(大阪大学);National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)(国立先进工业科学技术研究所(AIST))
在本文中,我们提出了一个规划器,计划一系列的移动机械手的基础位置,有效地和强大的收集存储在不同的托盘中的对象。我们实现了高效率,通过探索共同的领域,移动机械手可以抓住存储在多个托盘中的对象,同时移动移动机械手的共同领域,以减少移动移动基地所需的时间。我们确保鲁棒性,通过优化的基础位置与最佳的间隙定位的不确定性,使移动机械手可以完成任务,即使有一定的偏差,从计划的基础位置。此外,考虑到不同风格的对象放置在托盘中,我们分析了可行的方案,动态更新的基础上的剩余对象或目标对象的基础上,在一轮的任务被挑选的位置。在实验部分中,我们在各种场景下检查我们的规划器,包括不同的对象放置:(1)规则放置的玩具对象;(2)随机放置的工业部件;以及在线执行的不同方案:(1)应用全局静态基准位置;(2)动态更新基准位置。实验结果证明了该方法的有效性、鲁棒性和可行性。
2020-10-01 cs.RO
A Novel Planning Framework for Complex Flipping Manipulation of Multiple Mobile Manipulators
Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学);Hong Kong University of Science and Technology(香港科技大学);Great Bay University(大湾区大学)
针对多移动机械臂在闭链约束下的构型不连通问题,提出将轨迹覆盖选择建模为集合覆盖的三步规划框架,以判断无重抓可行性或最小化重抓次数。
2024-10-25 cs.RO
Low-Cost Teleoperation Extension for Mobile Manipulators
Research Center for Digital Engineering and Innovation(数字工程与创新研究中心)
本文提出一种低成本远程操控框架,利用普通硬件实现沉浸式操控,通过手机头追踪、双臂操控和脚踏板实现整体身体控制,验证了其在任务性能和认知负荷方面的优势。
2026-04-06 cs.RO
Mechanic Modeling and Nonlinear Optimal Control of Actively Articulated Suspension of Mobile Heavy-Duty Manipulators
Tampere University(坦佩雷大学)
针对移动式重型机械臂的静动态稳定性问题,本文基于旋量理论和铰接体惯性法建立主动铰接悬架的力学模型,通过非线性规划优化稳定性指标并结合状态反馈控制,经7自由度机械臂仿真验证了方法的计算速度、精度及性能提升。
2025-02-09 cs.RO
MoboTSP: Solving the Task Sequencing Problem for Mobile Manipulators
HP-NTU Digital Manufacturing Corporate Lab(惠普-南洋理工大学数字制造企业实验室);Nanyang Technological University(南洋理工大学)
提出了一种新的移动机械手任务排序方法。我们利用计算几何,图论和组合优化产生一个原则性的方法来分割成集群的任务空间的目标,分析确定可达的基础构成每个集群,并找到任务序列,最大限度地减少基地的运动和机器人执行时间的数量。通过首先对目标进行聚类,并从第一原则出发,与现有方法相比,我们的解决方案更通用,计算效率更高。
2021-10-20 cs.RO
Generating and Optimizing Topologically Distinct Guesses for Mobile Manipulator Path Planning with Path Constraints
Division of Decision and Control Systems, School of EECS, Royal Institute of Technology (KTH)(决策与控制系统系,电子工程与科学学院,皇家理工学院(KTH))
针对移动机械臂在路径约束下易陷入局部最优的问题,提出先发现多条同伦不同路径再分别优化的流程,以接近全局最优解。
2025-10-08 cs.RO
Whole-Body Control of a Mobile Manipulator for Passive Collaborative Transportation
University of Modena and Reggio Emilia(摩德纳-雷焦艾米利亚大学)
人-机器人协作任务预见了人类和机器人之间具有不同程度复杂性的交互。具体而言,对于涉及代理之间的物理接触的任务,在这种交互的建模和控制中出现了挑战。在本文中,我们提出了一个控制架构,能够确保灵活和鲁棒稳定的物理人机交互,专注于协同运输任务。该架构部署到移动机械手,建模为一个整体结构,这有助于操作员在运输笨重的负载。由于无源性技术,控制器在线调整其相互作用参数,同时保持整个系统的鲁棒稳定性,从而实验验证的架构。
2022-11-24 cs.RO
A New Tightly-Coupled Dual-VIO for a Mobile Manipulator With Dynamic Locomotion
University of Waterloo(滑铁卢大学)
本文提出一种紧耦合双单目VIO策略,通过基座与末端执行器间的锚点约束,解决移动操作器动态运动中的估计不稳定问题,实验验证优于并行双VINS-Mono。
2024-07-18 cs.RO
Learning Arm-Assisted Fall Damage Reduction and Recovery for Legged Mobile Manipulators
ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院)
自适应下降和恢复技能大大扩展了机器人部署的适用性。在腿式移动机械手的情况下,机器人手臂可以自适应地阻止跌倒并帮助恢复。以前的工作下降和恢复策略的腿移动机械手通常依赖于假设,如非弹性碰撞和下降在定义的方向,使实时计算。本文提出了一种基于学习的方法来减少跌倒损伤和恢复。一个不对称的行动者-评论家训练结构被用来训练一个具有时变奖励函数的时不变策略。在模拟实验中,该策略从98.9%的初始下降配置恢复。与基线方法相比,它降低了跌落过程中的基座接触冲击、峰值关节内力和基座加速度。经过训练的控制策略在ALMA机器人硬件上进行了部署和广泛的测试。一个视频总结了所提出的方法和硬件测试可在https://youtu.be/avwg2HqGi8s。
2023-03-09 cs.RO
Task-Space Clustering for Mobile Manipulator Task Sequencing
Singapore Centre for 3D Printing (SC3DP)(新加坡3D打印中心(SC3DP));Nanyang Technological University (NTU)(南洋理工大学(NTU));HP-NTU Digital Manufacturing Corporate Lab(惠普-南洋理工大学数字制造联合实验室);Eureka Robotics(优傲机器人(Eureka Robotics))
针对移动操作臂任务排序中需减少基座放置次数的问题,提出将任务空间聚类建模为带二分图与可达性分析的集合覆盖问题的方法,可在实用时间内得到更优的最少目标簇与基座放置方案,经实验和仿真验证有效。
2023-05-27 cs.RO
Motion Planning for Multi-Mobile-Manipulator Payload Transport Systems
IIIT Hyderabad(国际信息技术研究所海得拉巴分校);University of Genoa(热那亚大学);University of Tübingen(图宾根大学);Max Planck Institute for Intelligent Systems(马克斯·普朗克智能系统研究所);IIT Jodhpur(焦特布尔印度理工学院)
提出了一种空间有效载荷协同操作的运动学运动规划算法。介绍了一种层次化的方法来计算实时无碰撞的移动机械臂机器人形成的运动计划。首先,在规划范围内识别可变形2-D虚拟限界框的无碰撞配置,以定义整个系统的凸工作空间。然后,计算其投影位于定义的凸工作空间内的3-D有效载荷配置。最后,一个凸分散模型预测控制器制定规划无碰撞轨迹的移动机械手形成。这种方法有利于系统的实时运动规划,并且在机器人的数量上是可扩展的。该算法在模拟的动态环境中进行了验证。模拟视频:https://youtu.be/9EKj7RwRs_4。
2019-03-18 cs.RO
Investigating Mixed Reality for Communication Between Humans and Mobile Manipulators
University of Genoa(热那亚大学);TheEngineRoom lab(TheEngineRoom实验室)
本文提出将混合现实作为通信层,向人类传达移动机械臂的意图和即将执行的动作,并通过20人用户研究验证其能提升人机协作表现与满意度。
2024-09-03 cs.RO
Whole-Body MPC for a Dynamically Stable Mobile Manipulator
ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院)
自主移动操纵提供了由移动平台提供的移动性和由操纵器提供的灵活性的双重优点。在本文中,我们提出了一个全身最优控制框架,共同解决的问题,操作,平衡和互动作为一个优化问题的固有不稳定的机器人。使用模型预测控制(MPC)的方法进行优化;最优控制的问题是转录在末端执行器空间,治疗的位置和方向的任务,在MPC规划,并巧妙地规划末端执行器的接触力。建议制定评估如何控制的决定,旨在末端执行器跟踪和环境的相互作用将影响系统的平衡在未来。我们展示了所提出的MPC方法的优点,一个球平衡机器人与机器人机械手的例子,并验证我们的控制器在硬件实验中的任务,如末端执行器姿态跟踪和开门。
2019-07-15 cs.RO
HEATS: A Hierarchical Framework for Efficient Autonomous Target Search with Mobile Manipulators
School of Mechanical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology Shenzhen(哈尔滨工业大学(深圳)机械工程与自动化学院);University of Science and Technology of China(中国科学技术大学)
针对移动机械臂在复杂未知环境中的自主目标搜索问题,提出分层框架HEATS,通过定制视点规划器与全身运动规划器结合全局路径搜索和局部IPC优化,在仿真与真实测试中实现更短搜索时间、更高完整度和更低移动代价。
2025-03-11 cs.RO
Fully distributed cooperation for networked uncertain mobile manipulators
Technische Universität München(慕尼黑工业大学)
研究了一种网络化移动机械手的全分布式协作方案。为了实现分布式的协作任务分配,为每个机器人智能体建立了一个基于自适应的估计律,以估计期望的局部轨迹。此外,还对扳手综合进行了详细的分析,为完成紧密配合任务打下了坚实的基础。连同估计的任务,提出了一组分布式自适应控制器,以实现运动同步的移动机械手合奏的有向图与生成树的移动机械手和紧紧抓住的对象的运动学和动力学的不确定性无关。受控同步消除了在过渡阶段期间由估计/跟踪不一致引起的性能下降。该方案不需要持续的激励条件,并避免使用嘈杂的笛卡尔空间速度。此外,它是独立于对象的质心,采用编队为基础的任务分配和面向任务的策略。这些有吸引力的属性促进了该方案的实际应用。从理论上证明了协同任务跟踪误差的收敛性。仿真结果验证了该方案的有效性和预期的性能。
2020-01-29 cs.RO
Online Next-Best-View Planner for 3D-Exploration and Inspection With a Mobile Manipulator Robot
Fraunhofer FKIE(弗劳恩霍夫通信、信息处理与人机工程研究所)
执行面向终端用户的自主探索的机器人系统可以部署在不同的场景中,这些场景不仅需要映射,而且还需要终端用户对感兴趣区域的同时检查。在这项工作中,我们提出了一种新的下一个最佳视图(NBV)的规划,它可以执行充分的探索和面向用户的探索与检查的区域的兴趣使用移动机械手机器人。作为多目标优化(MOO)的一个实例,我们解决了探测-检查问题,并提出了一种基于加权和的信息增益函数,用于计算安装在手臂上的RGB-D相机的NBVs。对于这两种类型的探测任务,我们将我们的方法与现有的最先进的探测方法进行比较,并证明了我们在总体积映射和较低计算要求方面的改进。移动机械手机器人的实际实验证明了该方法的实用性和有效性。
2022-03-18 cs.RO
Combining Learning-based Locomotion Policy with Model-based Manipulation for Legged Mobile Manipulators
ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院)
深度强化学习为足式机器人在具有挑战性的地形上产生鲁棒的运动策略。迄今为止,很少有研究利用基于模型的方法将这些运动技能与机械手的精确控制相结合。在这里,我们将外部动力学计划纳入基于学习的移动操作策略。我们训练的基础政策,应用随机扳手序列的机器人基地在模拟和噪音扳手序列预测的政策意见。然后,策略学习抵消部分已知的未来扰动。随机扳手序列被替换为通过来自模型预测控制的动力学计划生成的扳手预测,以实现部署。我们显示zero-shot适应在训练过程中看不见的机械手。在硬件上,我们证明了稳定的足式机器人的运动与预测的外部扳手。
2022-01-11 cs.RO
Dynamics of Mobile Manipulators using Dual Quaternion Algebra
Federal University of Minas Gerais(米纳斯吉拉斯联邦大学);The University of Manchester(曼彻斯特大学)
提出了两种利用对偶四元数代数求解移动机械臂动力学方程的方法。第一个是基于一般递归牛顿-欧拉公式,并使用扭曲和扳手,这是通过高级代数运算传播,适用于任何类型的关节和任意参数化。第二种方法是基于高斯的最小约束原则(GPLC),包括任意的等式约束。除了显示GPLC与吉布斯-Appell和凯恩的方程的连接,我们用它来建模非完整移动机械手。我们目前的配方是更一般的比他们的同行在最先进的,虽然GPLC是更昂贵的计算,模拟结果表明,他们是作为经典的递归牛顿-欧拉算法的准确性。
2022-10-01 cs.RO
A Combined Learning and Optimization Framework to Transfer Human Whole-body Loco-manipulation Skills to Mobile Manipulators
Istituto Italiano di Tecnologia(意大利技术研究院);Politecnico di Milano(米兰理工大学);University of Leeds(利兹大学)
本文提出学习与优化联合框架,通过核化运动基元学习人类演示轨迹,并结合分层二次规划控制,将人体全身移动-操作软切换技能迁移到几何结构不同的移动机械臂上。
2024-02-21 cs.RO