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Razonamiento visual háptico: estimación de fuerzas de contacto mediante la observación de interacciones de objetos deformables

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Manipulación robótica de tela altamente deformable permite ayudar a las personas en tareas como ayudar a vestirse a un adulto mayor con atrofia muscular. En tales tareas, es útil para un robot inferir cómo interactúa la tela con los objetos con los que entra en contacto.

Una descripción general del modelo de razonamiento háptico visual propuesto, que estima la ubicación y la magnitud de las fuerzas normales aplicadas cuando la tela deformable (bata de hospital en este ejemplo) interactúa físicamente con otros objetos (cuerpo humano en este ejemplo).  Crédito de la imagen: arXiv:2208.05632 [cs.RO]

Una descripción general del modelo de razonamiento háptico visual propuesto, que estima la ubicación y la magnitud de las fuerzas normales aplicadas cuando la tela deformable (bata de hospital en este ejemplo) interactúa físicamente con otros objetos (cuerpo humano en este ejemplo). Crédito de la imagen: arXiv:2208.05632 [cs.RO]

Un artículo reciente en arXiv.org presenta métodos que permiten a los robots colaborativos realizar un razonamiento háptico con tela utilizando solo observaciones de nubes de puntos y cinemática de robots.

Se utiliza un enfoque basado en datos con simulación física para modelar las interacciones físicas entre la tela y otros objetos. Los modelos permiten que un robot con detección visual infiera las distribuciones de fuerza que la tela aplica sobre otros objetos durante la manipulación.

Los investigadores presentan análisis cuantitativos del rendimiento del modelo durante las tareas de vestirse, bañarse y lavar los platos asistidos por robot en la simulación. Además, el enfoque se evalúa en el mundo real y los modelos se muestran realizando tareas de asistencia física.

La manipulación robótica de telas altamente deformables presenta una oportunidad prometedora para ayudar a las personas en varias tareas diarias, como lavar los platos; Doblando ropa; o asistencia para vestirse, bañarse e higienizarse para personas con discapacidades motoras severas. En este trabajo, presentamos una formulación que permite a un robot colaborativo realizar un razonamiento háptico visual con tela: el acto de inferir la ubicación y la magnitud de las fuerzas aplicadas durante la interacción física. Presentamos dos representaciones de modelos distintos, entrenados en simulación física, que permiten el razonamiento háptico utilizando solo observaciones cinemáticas robóticas y visuales. Realizamos evaluaciones cuantitativas de estos modelos en simulación para tareas de vestirse, bañarse y lavar platos asistidos por robot, y demostramos que los modelos entrenados pueden generalizar a través de diferentes tareas con diferentes interacciones, tamaños del cuerpo humano y formas de objetos. También presentamos resultados con un manipulador móvil del mundo real, que usó nuestros modelos entrenados en simulación para estimar las fuerzas de contacto aplicadas mientras realizaba tareas de asistencia física con tela. Los videos se pueden encontrar en la página web de nuestro proyecto.

Artículo de investigación: Wang, Y., Held, D. y Erickson, Z., «Razonamiento háptico visual: estimación de las fuerzas de contacto mediante la observación de interacciones de objetos deformables», 2022. Enlace: https://arxiv.org/abs/2208.05632
Sitio del proyecto: https://sites.google.com/view/visualhapticreasoning/home






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