Estimating Object Properties Through Robot Manipulation - Dataset and Benchmark

Odhadování fyzikálních vlastností objektů spočívá v měření objektů a následném odhadování jejich vlastností na základě tohoto měření. Jednotlivá měření se provádějí pomocí senzorů, jako jsou RGB kamery, hloubkové kamery, robotické manipulátory a chapadla doplněná o čidla veličin jako síla, moment síly, tlak apod. Tyto prvky pak společně utvářejí sestavu, která se v kombinaci s vlastními algoritmy používá k měření a odhadování vlastností fyzických objektů. Cílem této práce je vytvořit jednak most mezi různými fyzikálními sestavami v podobě otevřené databáze a jednak systém pro porovnávání různých metod odhadování fyzikálních vlastností. Toho se práce snaží dosáhnout pomocí modulu, který zaznamenává experimenty a následně je za využití REST API nahrává do otevřené databáze, vytvořené pomocí knihovny Django. Na rozdíl od předchozích prací tato databáze umožňuje různým datasetům vytvořeným odlišnými způsoby koexistovat ve stejné, nadřazené struktuře. Jiné práce se zabývají především buď generováním dat, odhadováním fyzikálních vlastností, nebo odvozováním znalostí a obvykle vznikají nezávisle na sobě. Díky databázi vytvořené v rámci této práce je možné začlenit výsledky z jiných prací do sdíleného, otevřeného formátu. Práce je součástí širšího projektu IPALM (Interactive Perception-Action-Learning for Modelling Objects), do nějž přispívá rozšiřitelnou databází pro robotickou manipulaci, zahrnující uchopování objektů, popisování fyzických objektů a porovnávání algoritmů na odhadování vlastností.Object property estimation deals with the measuring of objects and subsequent estimation of their properties from these measurements. These measurements are performed using sensors such as RGB cameras, depth cameras, robotic manipulators and grippers accompanied by sensors for quantities such as force, torque, pressure, etc. These elements are combined to form a setup, which is then used in tandem with custom algorithms to measure and estimate the properties of physical objects. This work attempts to create a bridge between different physical setups through an open database as well as a benchmark to compare distinct property estimation methods. This work achieves that through an experiment recording and uploading module that uploads recorded experiments to an open Django database using the REST API. This differs from previous works in that it enables datasets created with different tools to coexist in the same overarching data structure. Other works focus mainly on either generating measurement data, property estimations or higher order knowledge, all the while working independently to each other. Using the resulting database from this work it is possible to integrate already existing results from other works into a shared, accessible format. This work is part of the wider IPALM (Interactive Perception-Action-Learning for Modelling Objects) project and contributes an expandable database for robotic manipulation, including grasping, physical objects and benchmarking of property estimation methods

Sampling-Based Motion Planning Using Burs of Free-Space

Plánování cest je nezbytné pro navigaci autonomních systémů ve složitých prostředích. Tato práce se zaměřuje na vylepšení a~zobecnění algoritmu Rapidly-exploring Bur Tree (RBT) pro mobilní robotické manipulátory. Tradiční metody jako Rapidly-exploring Random Trees (RRT) a~Probabilistic Road Maps (PRM) mají s~plánováním ve složitých prostředích často potíže. Ačkoli RBT prokázalo vysokou úroveň průzkumných schopností, bylo dříve omezeno na stacionární robotické manipulátory v~podobě řetězu úseček. Přizpůsobili jsme RBT pro mobilní robotické manipulátory a~statisticky vyhodnotili jeho výkonnost v~různých uchopovacích úlohách ve srovnání s~jinými plánovači, jako jsou IK-RRT či J+RRT. Naše zjištění ukazují, že IK-RRT stále dosahuje lepších výsledků než ostatní plánovače díky efektivní kombinaci inverzní kinematiky a~obousměrného RRT. Ačkoli RBT prokázalo potenciál ve scénářích s~velkými prostory bez překážek, v~omezených prostorech dosahovalo horších výkonů z~důvodu zobecnění algoritmu a~složitosti uvažovaných prostředí. Tato práce přináší poznatky o~podmínkách, za kterých jsou RBT a~další plánovače nejefektivnější, a~zároveň navrhuje potenciální vylepšení RBT a~řešení jeho nedostatků.Motion planning is essential for enabling autonomous systems to navigate complex environments. This work focuses on improving and generalizing the Rapidly-exploring Bur Tree (RBT) algorithm for mobile robotic manipulators. Traditional methods like Rapidly-exploring Random Trees (RRT) and Probabilistic Road Maps (PRM) often struggle with planning in complex environments. While RBT has shown high exploratory capabilities, it was previously limited to stationary line-segment manipulators. We have adapted RBT for mobile robotic manipulators and statistically evaluated its performance against other planners, such as IK-RRT and J+RRT, in various grasping tasks. Our findings indicate that IK-RRT still outperforms other planners due to its efficient combination of inverse kinematics and bi-directional RRT. Although RBT demonstrated potential in scenarios with large free spaces, it underperformed in constrained environments due to the generalization of the algorithm and the complexity of the environments considered. This work provides insights into the conditions under which RBT and other planners are most effective, while also proposing potential improvements and solutions to the shortcomings of RBT

(R)-2-{2-[(S)-(2′-Benzo­yloxy-1,1′-binaphthyl-2-yl)oxycarbonyl­amino]-3-phenylpropanamido­meth­yl}pyridinium picrate acetone solvate

In the crystal structure of the title compound, C43H34N3O5 +·C6H2N3O7 −·C3H6O, the large dimension and shape of the cation are responsible for the elongation of the ortho­rhom­bic unit cell. The ions and acetone mol­ecules are linked together by a system of hydrogen bonds involving an inter­molecular hydrogen bond between one N atom of the cation and the O atom of acetone and two inter­molecular hydrogen bonds between the cation N atoms and the O atoms of the picrate anion. No intra­molecular hydrogen bonds exist in the structure. The dihedral angle between the two naphthalene ring systems is 76.16 (13)°. The chiral C atom has a known R configuration, but this cannot be confirmed from this X-ray analysis

Interactive Learning of Physical Object Properties Through Robot Manipulation and Database of Object Measurements

This work presents a framework for automatically extracting physical object properties, such as material composition, mass, volume, and stiffness, through robot manipulation and a database of object measurements. The framework involves exploratory action selection to maximize learning about objects on a table. A Bayesian network models conditional dependencies between object properties, incorporating prior probability distributions and uncertainty associated with measurement actions. The algorithm selects optimal exploratory actions based on expected information gain and updates object properties through Bayesian inference. Experimental evaluation demonstrates effective action selection compared to a baseline and correct termination of the experiments if there is nothing more to be learned. The algorithm proved to behave intelligently when presented with trick objects with material properties in conflict with their appearance. The robot pipeline integrates with a logging module and an online database of objects, containing over 24,000 measurements of 63 objects with different grippers. All code and data are publicly available, facilitating automatic digitization of objects and their physical properties through exploratory manipulations.Comment: 8 pages, 8 figure

Genetic species identification in weatherfish and first molecular confirmation of Oriental Weatherfish Misgurnus anguillicaudatus

The Oriental Weatherfish is considered a globally invasive fish species. In Europe, several reported feral populations of Oriental Weatherfish display an overlapping distribution range with native weatherfish Misgurnus fossilis, a declining species of international conservation and aquatic management concern. Morphologically distinguishing the different weatherfish species can be difficult, as their coloration is highly variable, many species reveal high phenotypic plasticity, and morphological traits like coloration might be not obvious or might be degraded during field sampling and after preservation. Herein, we analysed suspicious weatherfish specimens from southern Germany, demonstrating the usefulness of molecular genetic species identifications in this genus. We present the first molecular genetic species record of Misgurnus anguillicaudatus in Central Europe, and confirm the range expansion of Oriental Weatherfish into the river Inn catchment in southern Germany. As accurate species identification is crucial both in the context of monitoring and conserving native endangered species, and in early detection and prevention of biological invasion, we suggest the standard use of genetic species identification if morphological traits are not obvious

Structure of the slopes in the middle catchment of the Losenice R

According to results of the state-of-the-art research, the present shape of the slopes is a result of collaboration of several influences, particulary the structural and tectonical pre-disposition, which interacts with the surfacial geomorphological processes

The ichthyofauna and migration permeability of the River Otava

The River Otava (a tributary of the River Vltava, Elbe drainage area) belonged in the past to the known rivers where Salmo salar were immigrating to spawn. On the Otava stream, in total 33 transverse steps of various types were built, which constitute mostly insurmountable barriers to fish migration

Geodynamics development of the Losenice valley, Šumava Mts.

Topic and aims of the thesis Presented PhD thesis summarizes broadly conceived research of the relief development in the valley of the Losenice, a minor stream descending the steep outer slopes of the Šumava(Bohemian Forest) Mts. The thesis presents an overyiew of the knowledge' gathered throughout ,"u..uí years ofintensive research in the target area, as well as in řts surroundings in the Šumavaand Pošumavíregions. The conception of the thesis is based on a set of reviewed scientific publications, *hi"h were published during the almost six years and which were supported bý several consequent research grants and projects' systemátically almed at th9 research of geodynamics and curient processes in selected parts of the Sumava Mts' The chief aim of the work was to establish a valid hypothesis on the development of the outer s1ope of the ŠumavaMts., particularly in the catchment of the Losenice River' To fulfil this aim' following partial goals were set: ' - t; perform a complete, systematic uld ^ detailed geomorphological mapping of tire target area, analyse the forrns and i.o""'."' wiň particular aim at current and recent dynamics Based on ihe character, intensity and spatial relationships between the processes formulate hypotheses on the development of the area' - to design, build and run a monitoring...Témaa cílepráce Předkládaná doktorská disertačnípráce shrnuje široce pojaý výzkum vývoje reliéfu v povodí Losenice, kterése nachází na okrajovém svahu Šumavy. Tato práceje uceleným souborem poznatků, které se autorovi podařilo shromáždit v průběhu něko|ik let trvajícího soustavného v'ýzkumu v povodí Losenice, ovšem některé metody byly aplikovány i v širšímokolí zájmového území'tedy v přileh|ých částech Šumalya Pošumaví. Práce je koncipována jako soubor recenzovaných vědeckých publikací' které vznik|y v průběhu téměř šesti let za podpory několika výzkumných projektů,přičemžnejvětšíčást obsahu této práce vznikla v rámci tří po sobě následujícíchprojektů, kterébyly systematicky zaměřeny na geodynamiku vybraných částíŠumalrya Pošumaví. Hlavním cílem této práce je objasnit vývoj okrajového svahu pohoří Šumava,zejménav oblasti povodí Losenice. K tomu byly stanoveny nás|edující dílčící|e: - provést uce|ené' systematické a podrobné geomorfologické mapování v záj movém uzemí, analyzov at jednotlivé tvary a procesy' kteréjeutvářely, s důrazem na současnéa recentní. Na zák|adě jejich intenzity, charakteru a prostoroqich vztahů odvodit podklady pro formulaci hypotéz o ryvoji zájmového území. - navrhnout' vybudovat a provozovat monitorovací síť ke sledování současnýchpomalých svahových pohybů a vyhodnocení naměřených...Department of Physical Geography and GeoecologyKatedra fyzické geografie a geoekologieFaculty of SciencePřírodovědecká fakult