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Histogram Transporter:用于高精度机器人装配的旋转等变 orientation 直方图学习

机器人学 2025-03-18 v1

摘要

机器人装配是工业自动化中的关键任务,需要将对象精确排列到套件中以支持下游生产流程。然而,处理涉及细粒度姿态对齐的复杂装配任务时,现有方法往往受限于精度和计算效率。为此,我们提出了 Histogram Transporter,一种从零开始仅通过少量演示学习高精度抓取和放置动作的新方法。首先,我们的方法利用高效的 Fourier 基于离散策略,从视觉观察中提取旋转等变 orientation 直方图(EOHs)。这些 EOHs 双重用途:通过直接建模高分辨率姿态上的动作成功概率来提高抓取效率,同时作为局部、判别性特征描述符用于对象到放置位置的匹配,以增强放置精度。其次,我们在放置模型中引入子群对齐策略,将 EOHs 的完整频谱压缩为紧凑的姿态表示,实现高效特征匹配,同时保持精度。最后,我们在模拟 Hand-Tool Kitting Dataset(HTKD)上评估了所提框架,在成功率和计算效率方面均优于竞争基准。进一步的实验在五个 Raven-10 任务上表现出所提方法的显著可适应性,实际机器人试验确认了其在实际部署中的适用性。

关键词

引用

@article{arxiv.2503.12541,
  title  = {Histogram Transporter: Learning Rotation-Equivariant Orientation Histograms for High-Precision Robotic Kitting},
  author = {Jiadong Zhou and Yadan Zeng and Huixu Dong and I-Ming Chen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.12541},
  year   = {2025}
}

备注

This manuscript is currently under review