Push-Wiper: 分割された押し動作軌道による多様な汚れと表面にわたる汎用ロボット掃除を目指して

要旨

高粘度と複雑なレオロジー特性を特徴とする粘性汚れは、ロボットによる表面清掃における大きな課題であり続けている。従来の拭き取りはしばしば汚れを広げてしまうが、擦り洗いはより強い摩擦力をもたらす一方で、表面を傷つけるリスクがある。本稿では、粘性汚れの清掃を凝集問題として再定式化するフレームワークであるPush-Wiperを提案する。Push-Wiperは、分割された押し動作軌道に沿ってスポンジを用い、汚れを徐々に凝集させる。続く後処理段階では、凝集した物質を剥離させてスポンジの自己洗浄を可能にする。汚れの凝集には段階的戦略を採用し、Diffusion Policyを活用して適応的な押し動作系列を生成する。これらの系列は、我々の任意表面姿勢補間器（ASPI）とハイブリッド力・位置制御器によって実行され、これにより本手法は多様な空間分布を持つ汚れに対して一般化できる。Push-Wiperは、除去された汚れ面積の割合として定義される清掃スコア（CS）において、ベースライン手法よりも最大130%高い値を達成する。追加トレーニングなしで、Push-Wiperは固体残留物、液体のこぼれ、未学習の粘性汚れ、異なる幾何学的形状を持つ曲面に対してもゼロショットで転移する。我々の実験は、Push-Wiperの清掃効果と強力な一般化能力を実証している。プロジェクトのウェブサイトは https://push-wiper.github.io/ で公開されている。

English

Viscous stains, characterized by high viscosity and complex rheological properties, remain a major challenge for robotic surface cleaning. Conventional wiping often spreads the stain, while scrubbing provides stronger friction but risks damaging the surface. In this paper, we propose Push-Wiper, a framework that reformulates viscous stain cleaning as an aggregation problem. Push-Wiper employs a sponge to progressively gather stains through segmented pushing trajectories, followed by a post-processing phase that detaches the aggregated material and enables sponge self-cleaning. We adopt a stepwise strategy for stain gathering and leverage Diffusion Policy to generate adaptive pushing action sequences. These sequences are executed through our Arbitrary Surface Pose Interpolator (ASPI) and a hybrid force-position controller, allowing the method to generalize to stains with diverse spatial distributions. Push-Wiper achieves a cleaning score (CS), defined as the percentage of stain area removed, up to 130% higher than baseline methods. Without additional training, Push-Wiper also transfers in a zero-shot manner to solid residues, liquid spills, unseen viscous stains, and curved surfaces with varying geometries. Our experiments demonstrate the cleaning effectiveness of Push-Wiper and its strong generalization ability. The project website is available at https://push-wiper.github.io/.