基于过手抓取的高质量桌面重排：困难性结果与快速方法

本文研究了一类在应用中频繁出现的物体重排问题的底层组合结构。这些问题涉及多个几何形状相似的物体放置于平坦水平表面，机器人可从上方接近并执行拾取-放置操作以重排它们。本文考虑了起始与目标物体位姿重叠和不重叠两种情况。对于重叠位姿，主要目标是最小化拾取-放置动作次数，其次是最小化末端执行器移动距离。对于非重叠情况，目标仅为最小化末端执行器距离。尽管此类问题不涉及通用重排的所有复杂性，但在这两种情况下它们仍然是计算上困难的挑战。这一点通过将易于理解的困难组合挑战与这些重排问题进行双向归约得以证明。归约的好处在于，已有充分研究的算法可用于解决这些公认的组合挑战。尽管存在困难性结果，这些算法在实践中可以非常高效。本文基于这些归约结果，提出了一个处理重排问题的算法流程。实验评估表明，所提出的流程在优化目标方面实现了高质量路径。此外，随着物体数量在重叠和非重叠设置中的增加，它展现出非常理想的可扩展性。