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FFHFlow: Diverse and Uncertainty-Aware Dexterous Grasp Generation via Flow Variational Inference

Feng, Qiang und Feng, Jianxiang und Chen, Zhaopeng und Triebel, Rudolph und Knoll, Alois (2025) FFHFlow: Diverse and Uncertainty-Aware Dexterous Grasp Generation via Flow Variational Inference. In: 9th Conference on Robot Learning, CoRL 2025, 305, Seiten 1352-1381. Conference on Robot Learning, 2025-09-27 - 2025-09-30, Seoul, Korea.

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35MB

Offizielle URL: https://proceedings.mlr.press/v305/feng25a.html

Kurzfassung

Synthesizing diverse, uncertainty-aware grasps for multi-fingered hands from partial observations remains a critical challenge in robot learning. Prior generative methods struggle to model the intricate grasp distribution of dexterous hands and often fail to reason about shape uncertainty inherent in partial point clouds, leading to unreliable or overly conservative grasps. We propose FFHFlow, a flow-based variational framework that generates diverse, robust multi-finger grasps while explicitly quantifying perceptual uncertainty in the partial point clouds. Our approach leverages a normalizing flow-based deep latent variable model to learn a hierarchical grasp manifold, overcoming the mode collapse and rigid prior limitations of conditional Variational Autoencoders (cVAEs). By exploiting the invertibility and exact likelihoods of flows, FFHFlow introspects shape uncertainty in partial observations and identifies novel object structures, enabling risk-aware grasp synthesis. To further enhance reliability, we integrate a discriminative grasp evaluator with the flow likelihoods, formulating an uncertainty-aware ranking strategy that prioritizes grasps robust to shape ambiguity. Extensive experiments in simulation and real-world setups demonstrate that FFHFlow outperforms state-of-the-art baselines (including diffusion models) in grasp diversity and success rate, while achieving run-time efficient sampling. We also showcase its practical value in cluttered and confined environments, where diversity-driven sampling excels by mitigating collisions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/217939/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:FFHFlow: Diverse and Uncertainty-Aware Dexterous Grasp Generation via Flow Variational Inference
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Feng, Qiangqian.feng (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Feng, JianxiangJianxiang.Feng (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chen, ZhaopengAgile Robots SENICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Triebel, RudolphRudolph.Triebel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knoll, Aloisknoll (at) in.tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:9th Conference on Robot Learning, CoRL 2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:305
Seitenbereich:Seiten 1352-1381
Name der Reihe:Proceedings of Machine Learning Research
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Dexterous Grasping, Normalizing Flows, Uncertainty-Awareness
Veranstaltungstitel:Conference on Robot Learning
Veranstaltungsort:Seoul, Korea
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:27 September 2025
Veranstaltungsende:30 September 2025
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Erklärbare Robotische KI, R - Multisensorielle Weltmodellierung (RM) [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Perzeption und Kognition
Hinterlegt von: Triebel, Rudolph
Hinterlegt am:23 Okt 2025 10:06
Letzte Änderung:23 Okt 2025 10:06

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