Towards Developing Standards and Guidelines for Robot Grasping and Manipulation Pipelines in the COMPARE Ecosystem

📄 arXiv: 2509.22801v1 📥 PDF

作者: Huajing Zhao, Brian Flynn, Adam Norton, Holly Yanco

分类: cs.RO

发布日期: 2025-09-26

备注: The 3rd AAAI Fall Symposium on Unifying Representations for Robot Application Development (UR-RAD), Arlington, VA, USA, November 2025

💡 一句话要点

COMPARE生态系统：机器人抓取与操作流程标准化指南开发

🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control)

关键词: 机器人抓取 机器人操作 模块化设计 标准化 COMPARE生态系统

📋 核心要点

  1. 现有机器人操作流程缺乏统一标准，导致兼容性和基准测试困难。
  2. 该研究旨在为机器人操作流程的模块化设计制定标准和指南，提升兼容性。
  3. 通过分析现有流程和开发新流程，探索最佳实践并验证标准和指南的有效性。

📝 摘要（中文）

COMPARE生态系统旨在通过一系列活动，提升开源机器人操作产品的兼容性和基准测试水平。其中一项活动是制定标准和指南，以在组件级别（例如，感知、抓取规划、运动规划）上规范模块化实践，并在流程级别上规范形成机器人操作能力的组件集成。本文简要回顾了我们目前的工作进展，包括（1）构建开源产品存储库，以识别流程中每个组件的共同特征，（2）调查现有的模块化流程以收集最佳实践，以及（3）开发新的模块化流程，在遵守提议的标准和指南的同时，推进先前的工作。

🔬 方法详解

问题定义：现有机器人抓取与操作流程缺乏统一的标准和规范，导致不同模块之间的集成困难，难以进行有效的基准测试和性能比较。这阻碍了开源机器人操作产品的推广和应用。现有方法往往是针对特定任务或机器人平台定制的，缺乏通用性和可扩展性。

核心思路：该研究的核心思路是借鉴软件工程中的模块化设计思想，将机器人抓取与操作流程分解为多个独立的组件（如感知、抓取规划、运动规划），并为每个组件定义清晰的接口和标准。通过制定统一的标准和指南，实现组件之间的即插即用，提高流程的灵活性和可重用性。

技术框架：该研究的技术框架主要包括三个阶段：首先，构建开源产品存储库，收集现有的机器人操作模块，并分析它们的共同特征。其次，调查现有的模块化流程，总结最佳实践。最后，基于总结的最佳实践，开发新的模块化流程，并验证所提出的标准和指南的有效性。该框架强调组件的独立性和可替换性，以及流程的可配置性和可扩展性。

关键创新：该研究的关键创新在于提出了机器人抓取与操作流程的标准化和模块化设计方法。与现有方法相比，该方法更加注重通用性和可重用性，能够促进不同模块之间的协同工作，提高流程的整体性能。此外，该研究还强调了标准和指南的制定过程，通过分析现有流程和开发新流程，确保标准和指南的实用性和有效性。

关键设计：该研究的关键设计包括组件接口的定义、数据格式的规范、错误处理机制的设计等。例如，对于感知组件，需要定义输入数据的格式（如点云、图像），输出数据的格式（如物体位姿、类别），以及错误处理的方式（如返回错误码、抛出异常）。对于抓取规划组件，需要定义输入数据的格式（如物体位姿、机器人模型），输出数据的格式（如抓取姿态、抓取质量），以及错误处理的方式。这些设计旨在确保组件之间的无缝集成和协同工作。

📊 实验亮点

由于是工作进展报告，论文本身没有给出具体的实验结果。但是，该研究强调了构建开源产品存储库的重要性，并计划通过开发新的模块化流程来验证所提出的标准和指南的有效性。未来的工作将包括对不同模块化流程的性能进行比较，并评估标准化和模块化设计对流程性能的影响。

🎯 应用场景

该研究成果可应用于各种机器人操作场景，如工业自动化、物流仓储、家庭服务等。通过采用标准化的模块化流程，可以快速构建和部署机器人操作系统，降低开发成本和维护成本。此外，该研究还有助于促进开源机器人操作产品的推广和应用，加速机器人技术的创新和发展。

📄 摘要（原文）

The COMPARE Ecosystem aims to improve the compatibility and benchmarking of open-source products for robot manipulation through a series of activities. One such activity is the development of standards and guidelines to specify modularization practices at the component-level for individual modules (e.g., perception, grasp planning, motion planning) and integrations of components that form robot manipulation capabilities at the pipeline-level. This paper briefly reviews our work-in-progress to date to (1) build repositories of open-source products to identify common characteristics of each component in the pipeline, (2) investigate existing modular pipelines to glean best practices, and (3) develop new modular pipelines that advance prior work while abiding by the proposed standards and guidelines.