Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Path-Connectivity of the Free Space: Caging and Path Existence
KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Robotik, perception och lärande, RPL.
2019 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

The notion of configuration space is a tool that allows to reason aboutan object’s mobility in a unified manner. The problem of verifying path non-existence can be considered as dual to path planning. The question here iswhether a body (a robot, a vehicle, or an object) can move between start andgoal configurations without colliding with obstacles. Caging is a notion fromrobotic manipulation that can be seen as a special case of this problem: anobject is caged when it cannot escape arbitrarily far from its initial position.In this thesis, we address the problems of caging and path non-existence indifferent settings. Firstly, we design a theoretical framework and verificationalgorithms for caging of three-dimensional partially-deformable objects withspecific global geometric features that can be described as narrow parts. Sec-ondly, we formulate and address the problem of herding by caging: given agroup of moving agents and a team of mobile robots, the task is to guide theagents to a predefined goal region without letting them escape at any mo-ment of time. Thirdly, we propose an algorithm for efficient approximationof three- and six-dimensional configuration spaces of arbitrary rigid objects.This approximation can be later used to identify caging configurations as wellas to verify path existence between given configurations. Finally, we reportour preliminary results on molecular caging screening. This project buildsupon our previous work on configuration space approximation.

Abstract [sv]

Begreppet konfigurationsrum är ett verktyg som gör det möjligt att motivera rörlighet av ett objekt på ett enhetligt sätt. Problemet med att verifiera icke-existens av möjliga vägar kan betraktas som dualt till vägplanering. Frå-gan vi studerar är om en kropp (en robot, ett fordon eller ett objekt) kan flyttamellan start- och målkonfigurationer utan att kollidera med hinder. Caging ärnett begrepp från robotmanipulation som kan ses som ett speciellt fall av dettaproblem: ett objekt är “caged” när det inte kan komma bort godtyckligt långtfrån sin ursprungliga position. I den här avhandlingen behandlar vi problemen med caging och icke-existens av vägar i olika aspekter. För det första utformar vi en teoretisk ram och verifieringsalgoritmer för caging av tredimensionella partiellt deformerbara objekt med specifika globala geometriska egenskapersom kan beskrivas som smala delar. För det andra formulerar och studerarvi herdingproblemet med hjälp av caging: givet en grupp rörliga agenter ochett team mobila robotar är uppgiften att styra agenterna till en fördefinieradmålregion utan att låta dem fly vid någon tidpunkt. För det tredje föreslår vi en algoritm för effektiv approximering av tre- och sexdimensionella konfigurationsrum av godtyckliga stela objekt. Denna approximation kan senareanvändas för att identifiera caging-konfigurationer såväl som att verifiera ex-istens av vägar mellan givna konfigurationer. Slutligen rapporterar vi vårapreliminära resultat på screening av molekylär caging. Detta projekt byggerpå vårt tidigare arbete med approximering av konfigurationsrum.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2019. , s. 29
Serie
TRITA-EECS-AVL ; 2019:30
Nyckelord [en]
Robotics, Manipulation, Caging
Nationell ämneskategori
Robotteknik och automation
Forskningsämne
Datalogi
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-247985ISBN: 978-91-7873-146-6 (tryckt)OAI: oai:DiVA.org:kth-247985DiVA, id: diva2:1300916
Disputation
2019-04-24, Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm, 10:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Tillgänglig från: 2019-04-02 Skapad: 2019-04-01 Senast uppdaterad: 2019-04-02Bibliografiskt granskad
Delarbeten
1. Caging Grasps of Rigid and Partially Deformable 3-D Objects With Double Fork and Neck Features
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Caging Grasps of Rigid and Partially Deformable 3-D Objects With Double Fork and Neck Features
2016 (Engelska)Ingår i: IEEE Transactions on robotics, ISSN 1552-3098, E-ISSN 1941-0468, Vol. 32, nr 6, s. 1479-1497Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Caging provides an alternative to point-contact-based rigid grasping, relying on reasoning about the global free configuration space of an object under consideration. While substantial progress has been made toward the analysis, verification, and synthesis of cages of polygonal objects in the plane, the use of caging as a tool for manipulating general complex objects in 3-D remains challenging. In this work, we introduce the problem of caging rigid and partially deformable 3-D objects, which exhibit geometric features we call double forks and necks. Our approach is based on the linking number-a classical topological invariant, allowing us to determine sufficient conditions for caging objects with these features even in the case when the object under consideration is partially deformable under a set of neck or double fork preserving deformations. We present synthesis and verification algorithms and demonstrations of applying these algorithms to cage 3-D meshes.

Nyckelord
Cage, grasping, shape features
Nationell ämneskategori
Datorseende och robotik (autonoma system)
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-199500 (URN)10.1109/TRO.2016.2602374 (DOI)000389849700012 ()2-s2.0-85006017877 (Scopus ID)
Anmärkning

QC 20170118

Tillgänglig från: 2017-01-18 Skapad: 2017-01-09 Senast uppdaterad: 2019-04-01Bibliografiskt granskad
2. Herding by Caging: a Topological Approach towards Guiding Moving Agents via Mobile Robots
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Herding by Caging: a Topological Approach towards Guiding Moving Agents via Mobile Robots
2017 (Engelska)Konferensbidrag, Publicerat paper (Refereegranskat)
Abstract [en]

In this paper, we propose a solution to the problem of herding by caging: given a set of mobile robots (called herders) and a group of moving agents (called sheep), we move the latter to some predefined location in such a way that they cannot escape from the robots while moving. We model the interaction between the herders and the sheep by assuming that the former exert virtual “repulsive forces” pushing the sheep away from them. These forces induce a potential field, in which the sheep move in a way that does not increase their potential. This enables the robots to partially control the motion of the sheep. We formalize this behavior geometrically by applying the notion of caging, widely used in robotic grasping. We show that our approach is provably correct in the sense that the sheep cannot escape from the robots. We propose an RRT-based motion planning algorithm, demonstrate its probabilistic completeness, and evaluate it in simulations.

Nationell ämneskategori
Robotteknik och automation
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-247981 (URN)
Konferens
Robotics: Science and Systems
Anmärkning

QC 20190521

Tillgänglig från: 2019-04-01 Skapad: 2019-04-01 Senast uppdaterad: 2019-05-21Bibliografiskt granskad
3. Caging and Path Non-Existence: a Deterministic Sampling-Based Verification Algorithm
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Caging and Path Non-Existence: a Deterministic Sampling-Based Verification Algorithm
2017 (Engelska)Konferensbidrag, Publicerat paper (Refereegranskat)
Nationell ämneskategori
Robotteknik och automation
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-247984 (URN)
Konferens
International Symposium on Robotics Research
Anmärkning

QC 20190521

Tillgänglig från: 2019-04-01 Skapad: 2019-04-01 Senast uppdaterad: 2019-05-21Bibliografiskt granskad
4. Free Space of Rigid Objects: Caging, Path Non-Existence, and Narrow Passage Detection
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Free Space of Rigid Objects: Caging, Path Non-Existence, and Narrow Passage Detection
2018 (Engelska)Konferensbidrag, Publicerat paper (Refereegranskat)
Nationell ämneskategori
Robotteknik och automation
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-247983 (URN)
Konferens
Workshop on Algorithmic Foundations of Robotics
Anmärkning

QC 20190521

Tillgänglig från: 2019-04-01 Skapad: 2019-04-01 Senast uppdaterad: 2019-05-21Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(2313 kB)86 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 2313 kBChecksumma SHA-512
f8d777572b20186fe8e62989bd0f482f320b73d9f52fb46a49c339758c0f8d7344cd6563ebe451aa01eaa7ad07285067099792448c7d32ff360ca49adcd9a6c0
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Varava, Anastasiia
Av organisationen
Robotik, perception och lärande, RPL
Robotteknik och automation

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 86 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

isbn
urn-nbn

Altmetricpoäng

isbn
urn-nbn
Totalt: 626 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf