Robotic tasks involving contact interactions pose significant challenges for trajectory optimization due to discontinuous dynamics. Conventional formulations typically assume deterministic contact events, which limit robustness and adaptability in real-world settings. In this work, we propose SURE, a robust trajectory optimization framework that explicitly accounts for contact timing uncertainty. By allowing multiple trajectories to branch from possible pre-impact states and later rejoin a shared trajectory, SURE achieves both robustness and computational efficiency within a unified optimization framework. We evaluate SURE on two representative tasks with unknown impact times. In a cart-pole balancing task involving uncertain wall location, SURE achieves an average improvement of 21.6% in success rate when branch switching is enabled during control. In an egg-catching experiment using a robotic manipulator, SURE improves the success rate by 40%. These results demonstrate that SURE substantially enhances robustness compared to conventional nominal formulations.


翻译:涉及接触交互的机器人任务因动力学不连续性而对轨迹优化提出了重大挑战。传统方法通常假设确定性接触事件,这限制了实际应用中的鲁棒性和适应性。本文提出SURE,一种显式考虑接触时序不确定性的鲁棒轨迹优化框架。通过允许多条轨迹从可能的碰撞前状态分支出发,随后重新汇合至共享轨迹,SURE在统一优化框架内同时实现了鲁棒性与计算效率。我们在两个具有未知碰撞时间的代表性任务上评估SURE。在涉及墙面位置不确定的倒立摆平衡任务中,当在控制过程中启用分支切换时,SURE实现了成功率平均21.6%的提升。在使用机械臂的接蛋实验中,SURE将成功率提高了40%。这些结果表明,与传统标称优化方法相比,SURE显著增强了系统的鲁棒性。

0
下载
关闭预览

相关内容

《拥挤与受限环境下机器人集群协同控制》150页
专知会员服务
21+阅读 · 2025年5月4日
【CMU博士论文】个性化情境感知多模态机器人反馈
专知会员服务
19+阅读 · 2025年3月4日
【伯克利博士论文】机器人机械搜索的操作与感知策略
专知会员服务
16+阅读 · 2022年6月4日
你的算法可靠吗? 神经网络不确定性度量
专知
40+阅读 · 2019年4月27日
【强化学习】强化学习+深度学习=人工智能
产业智能官
55+阅读 · 2017年8月11日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
50+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
你的算法可靠吗? 神经网络不确定性度量
专知
40+阅读 · 2019年4月27日
【强化学习】强化学习+深度学习=人工智能
产业智能官
55+阅读 · 2017年8月11日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
50+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员