b-it-bots RoboCup@Work Team Description Paper 2023

📄 arXiv: 2312.17643v1 📥 PDF

作者: Kevin Patel, Vamsi Kalagaturu, Vivek Mannava, Ravisankar Selvaraju, Shubham Shinde, Dharmin Bakaraniya, Deebul Nair, Mohammad Wasil, Santosh Thoduka, Iman Awaad, Sven Schneider, Nico Hochgeschwender, Paul G. Plöger

分类: cs.RO

发布日期: 2023-12-29

💡 一句话要点

b-it-bots团队提出RoboCup@Work的KUKA youBot机器人软硬件架构及工业环境应用方案

🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control)

关键词: RoboCup@Work 工业机器人 自主导航 物体识别 任务规划 ROS2 垂直物体抓取

📋 核心要点

  1. 现有工业机器人导航和操作在复杂动态环境中仍面临挑战，需要更可靠和精确的解决方案。
  2. 该团队提出了一种软硬件结合的方案，重点关注导航、操作、物体识别和任务规划等关键能力。
  3. 新方法包括垂直物体抓取、基于空位的物体放置以及ROS2的代码移植，旨在提升机器人在工业环境中的适应性。

📝 摘要（中文）

本文介绍了b-it-bots RoboCup@Work团队及其用于KUKA youBot机器人的当前硬件和功能架构。我们描述了底层的软件框架以及为在工业环境中运行而开发的能力，包括可靠而精确的导航、灵活的操纵、鲁棒的物体识别和任务规划等功能。新的进展包括一种抓取垂直物体的方法，通过考虑工作站上的空位来放置物体，以及将我们的代码移植到ROS2的过程。

🔬 方法详解

问题定义：RoboCup@Work旨在模拟真实的工业环境，要求机器人能够自主完成各种任务，如物体的识别、抓取、放置等。现有方法在可靠性、精度和灵活性方面存在不足，尤其是在处理垂直物体抓取和工作站空间利用方面。此外，代码的维护和迁移也是一个挑战。

核心思路：该团队的核心思路是构建一个模块化的软件框架，结合精确的硬件配置，实现机器人在工业环境中的自主操作。通过改进导航算法、优化操作策略、增强物体识别能力和采用ROS2等先进技术，提高机器人的整体性能和适应性。

技术框架：该团队的机器人系统主要包括以下几个模块：1) 导航模块：负责机器人在工业环境中的自主导航，采用可靠而精确的算法。2) 操作模块：负责物体的抓取和放置，包括垂直物体的抓取和基于空位的放置策略。3) 物体识别模块：负责识别工业环境中的各种物体，采用鲁棒的识别算法。4) 任务规划模块：负责根据任务要求，规划机器人的行动路径和操作步骤。整个系统基于ROS2框架进行开发和部署。

关键创新：该团队的创新点主要体现在以下几个方面：1) 提出了一种抓取垂直物体的新方法，解决了传统方法难以抓取垂直物体的难题。2) 提出了一种基于空位的物体放置策略，提高了工作站的空间利用率。3) 将代码移植到ROS2，提高了代码的可维护性和可扩展性。

关键设计：在垂直物体抓取方面，可能采用了视觉伺服或力/力矩控制等技术，以保证抓取的稳定性和精度。在基于空位的物体放置方面，可能采用了空间规划算法，以确定最佳的放置位置。在ROS2移植方面，需要对原有的ROS代码进行修改和适配，以适应ROS2的架构和接口。

📊 实验亮点

论文重点介绍了垂直物体抓取和基于空位的物体放置两项新进展，但缺乏具体的实验数据和性能指标。虽然提及了代码移植到ROS2，但未详细说明移植过程和带来的性能提升。未来的工作可以补充实验结果，量化各项改进带来的性能提升，并与其他基线方法进行比较。

🎯 应用场景

该研究成果可应用于自动化生产线、智能仓储、物流配送等领域。通过提高机器人的自主操作能力和适应性，可以降低人工成本，提高生产效率，并改善工作环境。未来，该技术有望在更广泛的工业领域得到应用，推动工业自动化和智能化的发展。

📄 摘要（原文）

This paper presents the b-it-bots RoboCup@Work team and its current hardware and functional architecture for the KUKA youBot robot. We describe the underlying software framework and the developed capabilities required for operating in industrial environments including features such as reliable and precise navigation, flexible manipulation, robust object recognition and task planning. New developments include an approach to grasp vertical objects, placement of objects by considering the empty space on a workstation, and the process of porting our code to ROS2.