論文の概要: Real-Time and Accurate Collision-Free Teleoperation via Differentiable Constraint-Based Trajectory Planning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.08725v1
• Date: Sun, 07 Jun 2026 16:39:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-09 14:42:06.415892
• Title: Real-Time and Accurate Collision-Free Teleoperation via Differentiable Constraint-Based Trajectory Planning
• Title（参考訳）: 微分制約に基づく軌道計画によるリアルタイム・高精度衝突のない遠隔操作
• Authors: Max Grobbel, Tristan Schneider, Daniel Flögel, Sören Hohmann,
• Abstract要約: この問題を緩和するための一般的な戦略は、最適制御に基づく軌道計画を用いて演算子の入力を強化することである。 我々は、凸最適化における双対性に基づいて、最近の微分可能な衝突回避制約の定式化を遠隔操作設定に適用する。 その結果,提案手法はより高精度な障害物モデリングを実現するとともに,計算時間を短縮できることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4699455652461726
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In teleoperation, the human operator typically controls only the end-effector pose, which often leads to self-collisions of the manipulator and collisions with environmental obstacles, since joints and links are not controlled individually. A common strategy to mitigate this issue is to enhance the operator's input using optimal-control-based trajectory planning. As derivative-based solvers require differentiable constraints, existing approaches either approximate robots and obstacles with spheres, reducing geometric accuracy, or approximate derivatives, degrading convergence and increasing computation times. We address these limitations by adapting a recent formulation of differentiable collision-avoidance constraints, based on duality in convex optimization, to the teleoperation setting. The robot is approximated with capsules and the environment with polytopes. We compare the resulting trajectory planning method against state-of-the-art techniques in simulation with varying numbers of obstacles and evaluate it on a UR5e manipulator in a real-world teleoperation test. Results show that our approach achieves lower computation times while enabling more accurate obstacle modeling, leading to smoother and collision-free end-effector teleoperation.
• Abstract（参考訳）: 遠隔操作では、人間の操作者は一般的にエンドエフェクターのポーズのみを制御し、しばしばマニピュレータの自己衝突や環境障害との衝突を引き起こす。 この問題を緩和するための一般的な戦略は、最適制御に基づく軌道計画を用いて演算子の入力を強化することである。 微分に基づく解法は微分可能な制約を必要とするため、既存のアプローチではロボットと障害物を球体で近似し、幾何的精度を低下させ、あるいは近似微分を減少させ、収束を低下させ、計算時間を増大させる。 本稿では,凸最適化における双対性に基づく近年の微分衝突回避制約の定式化を遠隔操作環境に適用することにより,これらの制約に対処する。 ロボットはカプセルとポリトープで近似される。 実世界の遠隔操作テストにおいて,様々な障害物数とシミュレーションにおける最先端技術に対する軌道計画法を比較し,UR5eマニピュレータ上で評価する。 提案手法は,より高精度な障害物モデリングを実現し,よりスムーズかつ衝突のないエンドエフェクタ遠隔操作を実現する。

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