六自由度抓取(6-DoF Grasp)

定義

六自由度抓取(6-DoF Grasp)指抓取姿態由三個位置自由度(x、y、z)與三個旋轉自由度(夾爪朝向)共同決定。相較於只能從正上方往下抓的平面抓取,6-DoF 抓取可以從任意方向接近物體。

抓取姿態的表示

一個平行夾爪的抓取通常表示為:

g=(R,  t,  w),R∈SO(3),  t∈R3g = (R,\; \mathbf{t},\; w), \qquad R \in SO(3),\; \mathbf{t} \in \mathbb{R}^3

RR 是夾爪姿態、t\mathbf{t} 是抓取中心位置、ww 是夾爪開口寬度。

方法演進

類型代表特點
平面抓取(4-DoF)GG-CNN、GR-ConvNet影像輸入、速度快
點雲 6-DoF 抓取GraspNet-1Billion、GSNet、Contact-GraspNet處理雜亂堆疊場景
工業級泛化AnyGrasp大規模資料、即時、可抓移動物體
生成式抓取CGDF、DAGDiff用擴散模型生成抓取,支援雙臂與約束

使用情境

  • 物流揀貨:從混雜的料箱中抓出各式商品。
  • 家用服務機器人:抓取擺放方向不固定的日常物品。
  • 雙臂操作:大型或不規則物體需要兩隻手同時抓取。

延伸閱讀

常見問題

faq_01.log
4-DoF(平面)抓取和 6-DoF 抓取差在哪?
平面抓取假設夾爪從正上方往下抓,只決定 x、y、旋轉角與開口寬度,GG-CNN、GR-ConvNet 屬於此類,速度快但無法從側面抓;6-DoF 抓取可從任意方向接近物體,適合堆疊、雜亂或需要側抓的場景,但計算與資料需求高。
faq_02.log
6-DoF 抓取模型的輸入是什麼?
多數以深度相機產生的點雲為輸入(GraspNet、Contact-GraspNet、AnyGrasp),輸出一組候選抓取姿態與分數,再經過碰撞檢查與逆運動學篩選出可執行的抓取。

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