Many order fulfillment applications in logistics, such as packing, involve picking objects from unstructured piles before tightly arranging them in bins or shipping containers. Desirable robotic solutions in this space need to be low-cost, robust, easily deployable and simple to control. The current work proposes a complete pipeline for solving packing tasks for cuboid objects, given access only to RGB-D data and a single robot arm with a vacuum-based end-effector, which is also used as a pushing or dragging finger. The pipeline integrates perception for detecting the objects and planning so as to properly pick and place objects. The key challenges correspond to sensing noise and failures in execution, which appear at multiple steps of the process. To achieve robustness, three uncertainty-reducing manipulation primitives are proposed, which take advantage of the end-effector's and the workspace's compliance, to successfully and tightly pack multiple cuboid objects. The overall solution is demonstrated to be robust to execution and perception errors. The impact of each manipulation primitive is evaluated in extensive real-world experiments by considering different versions of the pipeline. Furthermore, an open-source simulation framework is provided for modeling such packing operations. Ablation studies are performed within this simulation environment to evaluate features of the proposed primitives.


翻译:在物流(如包装)中,许多符合要求的应用在物流(如包装)中,涉及从无结构的堆积堆中摘取物体,然后将其严格安排在垃圾桶或海运集装箱中。在这一空间中,理想的机器人解决方案需要低成本、稳健、易于部署和简单控制。目前的工作提议为幼虫物体的包装任务提供一个完整的管道,只提供RGB-D数据和一个带有真空终端效应的单一机器人臂,也用作推力或拖动手指。管道将检测物体和规划的观念结合起来,以便正确挑选和放置物体。关键挑战与检测执行过程中出现的噪音和故障有关,这在这一过程的多个步骤中出现。为了实现稳健,提出了三种降低不确定性的操纵原始要素,利用终端效应和工作空间的合规性,成功和严格地包装多个幼虫物体。总体解决方案证明对执行和感知错误是强大的。每种操纵原始效果的影响都是通过考虑不同版本的管道在广泛的现实世界实验中加以评估的。此外,一个公开源模拟框架是用来模拟这类包装作业的模型。

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