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Enregistrement W4388407473 · doi:10.1109/tase.2023.3328964

MetaGraspNetV2: All-in-One Dataset Enabling Fast and Reliable Robotic Bin Picking via Object Relationship Reasoning and Dexterous Grasping

2023· article· en· W4388407473 sur OpenAlexafffund
Maximilian Gilles, Yuhao Chen, E. Zhixuan Zeng, Yifan Wu, Kai Furmans, Alexander Wong, Rania Rayyes

Notice bibliographique

RevueIEEE Transactions on Automation Science and Engineering · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueRobot Manipulation and Learning
Établissements canadiensUniversity of Waterloo
Organismes subventionnairesNational Research Council Canada
Mots-clésComputer scienceArtificial intelligenceGRASPComputer visionObject detectionSegmentationLeverage (statistics)RobotClutterTask (project management)Object (grammar)GrippersBinImage segmentationEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Grasping unknown objects in unstructured environments is one of the most challenging and demanding tasks for robotic bin picking systems. Developing a holistic approach is crucial to building such dexterous bin picking systems to meet practical requirements on speed, cost and reliability. Proposed datasets so far focus only on challenging sub-problems and are therefore limited in their ability to leverage the complementary relationship between individual tasks. In this paper, we tackle this holistic data challenge and design MetaGraspNetV2, an all-in-one bin picking dataset consisting of (i) a photo-realistic dataset with over 296k images, which has been created through physics-based metaverse synthesis; and (ii) a real-world test dataset with 3.2k images featuring task-specific difficulty levels. Both datasets provide full annotations for amodal panoptic segmentation, object relationship detection, occlusion reasoning, 6-DoF pose estimation, and grasp detection for a parallel-jaw as well as a vacuum gripper. Extensive experiments demonstrate that our dataset outperforms state-of-the-art datasets in object detection, instance segmentation, amodal detection, parallel-jaw grasping, and vacuum grasping. Furthermore, leveraging the potential of our data for building holistic perception systems, we propose a single-shot-multi-pick (SSMP) grasping policy for scene understanding accelerated fast picking in high clutter. SSMP reasons about suitable manipulation orders for blindly picking multiple items given a single image acquisition. Physical robot experiments demonstrate that SSMP effectively speeds up cycle times through reducing image acquisitions by more than 47% while providing better grasp performance compared to state-of-the-art bin picking methods.Note to Practitioners—In robotic bin picking, most proposed methods and datasets focus on solving only one aspect of the grasping task, such as grasp point detection, object detection, or relationship reasoning. They do not address practical aspects such as the widespread use of vacuum grasp technology or the need for short cycle times. In practice, however, efficient bin picking solutions often rely on multiple task-specific methods. Hence, having one dataset for a large variety of vision-related tasks in robotic picking reduces data redundancy and enables the development of holistic methods. While deep learning has been proven highly effective for bin picking vision systems, it demands large, high-quality training datasets. Collecting such datasets in the real-world, while assuring label quality and consistency, is prohibitively expensive and time-consuming. To overcome these challenges, we set up a photo-realistic metaverse data generation pipeline and create a large-scale synthetic training dataset. Furthermore, we design a comprehensive real-world dataset for testing. Unlike previously proposed datasets, our datasets provide difficulty levels and annotations in simulation and real-world for a comprehensive list of high-level tasks, including amodal object detection, scene layout reasoning, and grasp detection. In real-world applications, cycle time is a critical factor affecting the productivity and profitability of a robotic system. We tackle time-efficiency through scene understanding and demonstrate the capability of our data regarding holistic system development by proposing a single-shot-multi-pick (SSMP) policy. Our SSMP algorithm, trained exclusively on our synthetic data, distinguishes between uncovered and occluded items, and infers specific manipulation orders to perform multiple blind picks in a single shot. Physical robot experiments show that SSMP was able to reduce image acquisitions by more than 47% without compromising grasp performance. This clearly demonstrates that SSMP, together with our dataset, paves the way for application-oriented research in time-critical bin picking.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Jeu de données · Signal consensuel: Jeu de données
Score de désaccord entre enseignants0,017
Score d'incertitude au seuil0,033

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0050,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0020,003
Bibliométrie0,0020,002
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,002
Science ouverte0,0050,003
Intégrité de la recherche0,0040,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0070,009

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,044
Tête enseignante GPT0,264
Écart entre enseignants0,220 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreJeu de données

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations28
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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