論文の概要: Competitive Task Allocation with Temporal Proposal Windows and Improved Artificial Potential Fields for Dual-Arm Industrial Manipulation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.15763v1
- Date: Sun, 11 Oct 2026 16:42:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-19 16:45:27.05435
- Title: Competitive Task Allocation with Temporal Proposal Windows and Improved Artificial Potential Fields for Dual-Arm Industrial Manipulation
- Title(参考訳): 時間的提案によるタスク割当とデュアルアルム産業マニピュレーションのための人工電位場の改善
- Abstract要約: 本稿では,デュアルアームシステムのための距離ベース競合タスク割り当てフレームワークを提案する。
時間的ウィンドウ機構により、各アームは5つの連続した視覚フレーム上での物体検出を評価することができる。
このフレームワークは、30FPSのYOLOv8 OBB検出と10Hzの制御ループを統合し、産業組み立てとソート操作の実用的な展開能力を実証している。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.6919008885256032
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Modern industrial automation demands autonomous collaborative systems capable of coordinated manipulation in workspaces with heterogeneous object arrangements. Existing systems rely on predetermined trajectories and rigid allocation strategies, causing suboptimal workspace utilization and collision risks. This paper presents a distance-based competitive task allocation framework for dual-arm systems, integrating real-time vision perception with collision-free motion planning. A temporal window mechanism enables each arm to evaluate object detections over five consecutive vision frames before committing to optimal distance-based selection, featuring dynamic reallocation and spatial conflict resolution at 0.01m threshold accuracy. An improved Artificial Potential Field (iAPF) framework provides coordinated dual-arm movements through exponential goal attraction, inter-arm repulsion, home-seeking, and velocity damping forces. Simulation results validate superiority over market-based, round-robin, and fixed allocation strategies in distance efficiency, collision risk, and workspace coverage. Hardware experiments using two 6-DOF Kinova Gen3 Lite manipulators demonstrate approximately 47% average velocity improvement over fixed allocation in homogeneous scenarios with zero collisions, while mixed object scenarios confirm universal handling with approximately 11% time overhead offset by superior safety margins. The framework integrates YOLOv8 OBB detection at 30 FPS with 10 Hz control loops, demonstrating practical deployment capability for industrial assembly and sorting operations.
- Abstract(参考訳): 現代の産業自動化は、異種オブジェクトアレンジメントを備えたワークスペースにおける協調的な操作が可能な自律的な協調システムを要求する。
既存のシステムは、所定の軌道と厳格な割り当て戦略に依存しており、最適作業空間の利用と衝突リスクを引き起こしている。
本稿では、リアルタイム視覚認識と衝突のないモーションプランニングを統合した、デュアルアームシステムのための距離ベース競合タスク割り当てフレームワークを提案する。
時間的ウィンドウ機構により、各アームは、最適な距離ベースの選択をコミットする前に、5つの連続する視覚フレーム上の物体検出を評価でき、動的リアルロケーションと空間衝突の解決を0.01mの精度で行うことができる。
改良された人工電位場(iAPF)フレームワークは、指数的な目標アトラクション、アーム間反発、ホームシーキング、速度減衰力を通じて協調されたデュアルアーム運動を提供する。
シミュレーションの結果は, 市場ベース, ラウンドロビン, 固定配置戦略よりも, 距離効率, 衝突リスク, ワークスペースカバレッジにおいて優れていた。
2つの6-DOF Kinova Gen3 Lite マニピュレータを用いたハードウェア実験では、ゼロ衝突を伴う均一なシナリオにおける固定配置よりも平均速度が約47%向上した。
このフレームワークは、30FPSのYOLOv8 OBB検出と10Hzの制御ループを統合し、産業組み立てとソート操作の実用的な展開能力を実証している。
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