CAREER: Improving Multi-Fingered Manipulation by Unifying Learning and Planning

职业:通过统一学习和规划来提高多指操作能力

基本信息

  • 批准号:
    1846341
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 53.27万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-03-15 至 2025-02-28
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

For robots to act autonomously as assistants in one's daily life, as surrogates for humans in dangerous environments, or as workers in busy factories and processing centers, they must be able to fluently grasp and manipulate objects that they have never previously encountered. This project investigates new approaches to perform grasping and in-hand manipulation using multi-fingered robot hands. The primary novelty in this work comes from examining new ways of combining knowledge gained automatically by the robot from its own sensors with models given to the robot by its programmer. The research team will perform extensive empirical evaluation of the algorithms developed in order to quantify the benefit of these new techniques over previously proposed analytic or data-driven approaches. This will allow for fast translation of the research results into robots used in industrial and service settings. This project will conduct educational outreach activities using robot manipulation to increase and reinforce middle and high schoolers' interest in computing.For autonomous robots to operate seamlessly as assistants in human environments, they must be endowed with the ability to aptly perform dexterous manipulation. Contemporary robot hardware provides the necessary dexterity and sensitivity to perform dexterous manipulation, but algorithmic shortcomings currently cripple deployment of robust multi-fingered grasping, regrasping, and in-hand manipulation of unknown and partially modeled objects. The research goal of this project is to unify concepts from model-based planning and data-driven learning for manipulation to improve dexterous manipulation of unknown objects. The first research thrust examines adding model-based constraints to perform grasp synthesis with a learned deep network. The second research thrust evaluates the hypothesis that learning feedback policies, approximate models, and graph structures from tactile and visual sensing will improve execution of pre-planned in-hand manipulation trajectories. The investigator proposes viewing these problems as an instance of probabilistic inference. This enables the robot to directly reason over uncertain sensory observations and partial object-pose and contact-state information.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
对于机器人来说,要想在日常生活中自主地充当助手,在危险环境中充当人类的代理人,或者在忙碌的工厂和加工中心充当工人,它们必须能够流畅地抓住和操纵它们以前从未遇到过的物体。本计画探讨利用多指机械手进行抓取及手内操作之新方法。这项工作的主要新奇之处来自于研究新的方法相结合的知识自动获得的机器人从自己的传感器与模型给机器人的程序员。研究团队将对所开发的算法进行广泛的实证评估,以量化这些新技术相对于先前提出的分析或数据驱动方法的优势。这将使研究成果能够快速转化为工业和服务环境中使用的机器人。本项目将开展利用机器人操作的教育推广活动,以提高和加强中学生对计算的兴趣。为了使自主机器人能够在人类环境中无缝地作为助手进行操作,必须赋予它们适当的灵巧操作能力。当代机器人硬件提供了必要的灵活性和灵敏度来执行灵巧的操作,但算法的缺点目前削弱了部署强大的多指抓取,重新抓取,和手操纵未知的和部分建模的对象。该项目的研究目标是统一基于模型的规划和数据驱动的操作学习的概念,以提高对未知物体的灵巧操作。第一个研究重点是研究添加基于模型的约束,以使用学习的深度网络执行抓取合成。第二个研究重点评估的假设,学习反馈政策,近似模型,从触觉和视觉传感的图形结构将提高执行预先计划的手操纵轨迹。 研究人员建议将这些问题视为概率推理的一个实例。这使机器人能够直接推理不确定的感官观察和部分对象的姿态和接触状态的信息。这个奖项反映了NSF的法定使命,并已被认为是值得通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估的支持。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dexterous magnetic manipulation of conductive non-magnetic objects
  • DOI:
    10.1038/s41586-021-03966-6
  • 发表时间:
    2021-10-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    64.8
  • 作者:
    Pham, Lan N.;Tabor, Griffin F.;Abbott, Jake J.
  • 通讯作者:
    Abbott, Jake J.
Planning Visual-Tactile Precision Grasps via Complementary Use of Vision and Touch
  • DOI:
    10.1109/lra.2022.3231520
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Martin Matak;Tucker Hermans
  • 通讯作者:
    Martin Matak;Tucker Hermans
Pick and Place Planning is Better Than Pick Planning Then Place Planning
  • DOI:
    10.1109/lra.2024.3360892
  • 发表时间:
    2024-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    M. Shanthi;Tucker Hermans
  • 通讯作者:
    M. Shanthi;Tucker Hermans
Learning Continuous 3D Reconstructions for Geometrically Aware Grasping
Attracting Conductive Nonmagnetic Objects With Rotating Magnetic Dipole Fields
  • DOI:
    10.1109/lra.2022.3194878
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Devin K. Dalton;G. Tabor;Tucker Hermans;J. Abbott
  • 通讯作者:
    Devin K. Dalton;G. Tabor;Tucker Hermans;J. Abbott
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Tucker Hermans其他文献

Parallelised Diffeomorphic Sampling-based Motion Planning
基于并行微分同胚采样的运动规划
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tin Lai;Weiming Zhi;Tucker Hermans;Fabio Ramos
  • 通讯作者:
    Fabio Ramos
Representing and learning affordance-based behaviors
  • DOI:
  • 发表时间:
    2014-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tucker Hermans
  • 通讯作者:
    Tucker Hermans
A model predictive approach for online mobile manipulation of non-holonomic objects using learned dynamics
使用学习动力学在线移动操作非完整对象的模型预测方法
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Roya Sabbagh Novin;A. Yazdani;A. Merryweather;Tucker Hermans
  • 通讯作者:
    Tucker Hermans
L4KDE: Learning for KinoDynamic Tree Expansion
L4KDE:KinoDynamic 树扩展的学习
  • DOI:
    10.48550/arxiv.2203.00975
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tin Lai;Weiming Zhi;Tucker Hermans;Fabio Ramos
  • 通讯作者:
    Fabio Ramos

Tucker Hermans的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Tucker Hermans', 18)}}的其他基金

Collaborative Research: CISE: Large: Executing Natural Instructions in Realistic Uncertain Worlds
合作研究:CISE:大型:在现实的不确定世界中执行自然指令
  • 批准号:
    2321852
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 53.27万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: NRI: FND: Learning Graph Neural Networks for Multi-Object Manipulation
合作研究:NRI:FND:学习多对象操作的图神经网络
  • 批准号:
    2024778
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 53.27万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CRII: RI: Enabling Manipulation of Object Collections via Self-Supervised Robot Learning
CRII:RI:通过自监督机器人学习实现对象集合的操作
  • 批准号:
    1657596
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 53.27万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

花椒组分通过脑肠轴多靶点改善脑出血后神经损伤
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于肠道菌群调控类黄酮代谢通过AKT-FoxO1轴改善多囊卵巢综合征的防治新策略挖掘
  • 批准号:
    HDMZ25H040002
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
畲药食凉茶柳叶蜡梅多酚调节肠道菌群及其代谢物改善肠道屏障损伤的作用及机制研究
  • 批准号:
    LSSZ25H280007
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于“肌-肠-脑轴”探讨PGC-1α/FNDC5/BDNF信号通路在多感官融合训练中改善阿尔茨海默症的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
灰毡毛忍冬花中有效成分绿原酸对雪峰乌骨鸡提升生产性能及改善肠道菌群机制研究
  • 批准号:
    2025JJ70499
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
ERRα调控SIRT3保护卵巢颗粒细胞线粒体功能并改善多囊卵巢综合征的作用及机制研究
  • 批准号:
    2025JJ80664
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
葛根素通过肠道核心菌Parabacteroides distasonis调控花生四烯酸代谢改善多囊卵巢综合征的作用机制
  • 批准号:
    JCZRYB202500667
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
难吸收药物小檗碱基于肠道菌群介导的GABA-SAT1-多胺代谢轴改善肿瘤免疫微环境抗结直肠癌的分子机制研究
  • 批准号:
    QN25H310016
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
补体C5a/C5ar1轴通过中和组蛋白调控中性粒细胞NETs改善脓毒症大鼠多器官损伤的作用机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目

相似海外基金

Multi-agent Self-improving of Large Language Models (LLMs)
大型语言模型 (LLM) 的多智能体自我改进
  • 批准号:
    2903811
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 53.27万
  • 项目类别:
    Studentship
酵素誘発析出ミネラルによる多孔質岩盤遮水性改善法の開発
开发利用酶诱导沉淀矿物改善多孔岩石不渗透性的方法
  • 批准号:
    24K01421
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 53.27万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
生徒の多様な言語や文化を尊重する国語科教師の信念体系と葛藤が授業改善に及ぼす影響
日语教师的信仰体系和冲突对课堂尊重学生多元语言和文化进步的影响
  • 批准号:
    24K05912
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 53.27万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
多元的評価法を用いた認知機能改善に関わる食素材由来化合物の機能解明
使用多维评估方法对与认知功能改善相关的食品原料化合物进行功能阐明
  • 批准号:
    23K23547
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 53.27万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
2型糖尿病の認知機能を改善する運動効果の多臓器連関解明
阐明运动改善 2 型糖尿病认知功能的多器官联系
  • 批准号:
    24K02811
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 53.27万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
痛みの遷延化を引き起こす脳内多様性エピゲノム修飾解析とエピゲノム改善鎮痛薬の探索
分析大脑中导致疼痛延长的多种表观基因组修饰并寻找改善表观基因组的镇痛药
  • 批准号:
    24K02542
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 53.27万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
原発性局所多汗症の心理的症状の改善を目的としたセルフマネジメント法の開発と検証
旨在改善原发性局部多汗症心理症状的自我管理方法的开发和验证
  • 批准号:
    24K06612
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 53.27万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
子どもの多様なニーズに対応するパフォーマンス評価を活かしたカリキュラム改善
通过绩效评估改进课程,满足孩子的多样化需求
  • 批准号:
    23K25625
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 53.27万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
施設入所高齢者の多角的睡眠評価と介護予防に向けた睡眠改善支援策の構築
住院老年患者多方位睡眠评估及护理预防睡眠改善支持措施的制定
  • 批准号:
    24K14192
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 53.27万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
食塩過多を伴った認知機能低下に対する腸内環境改善作用の有効性
改善肠道环境对抗盐摄入过多导致的认知能力下降的有效性
  • 批准号:
    24K14729
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 53.27万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了