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MOMO: A framework for seamless physical, verbal, and graphical robot skill learning and adaptation

Knauer, Markus Wendelin und Fiorini, Edoardo und Mühlbauer, Maximilian Sebastian und Schneyer, Stefan und Angsuratanawech, Promwat und Lay, Florian Samuel und Bachmann, Timo und Bustamante Gomez, Samuel und Nottensteiner, Korbinian und Stulp, Freek und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu und Silverio, Joao und Eiband, Thomas (2026) MOMO: A framework for seamless physical, verbal, and graphical robot skill learning and adaptation. IEEE Robotics and Automation Practice. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/RAP.2026.3724466. ISSN 2995-4304.

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22MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11656821

Kurzfassung

Industrial robot applications require increasingly flexible systems that non-expert users can easily adapt for varying tasks and environments. However, different adaptations benefit from different interaction modalities. We present an interactive framework that enables robot skill adaptation through three complementary modalities: kinesthetic touch for precise spatial corrections, natural language for high-level semantic modifications, and a graphical web interface for visualizing geometric relations and trajectories, inspecting and adjusting parameters, and editing via-points by drag-and-drop. The framework integrates five components: energy-based human-intention detection, a tool-based LLM architecture (where the LLM selects and parameterizes predefined functions rather than generating code) for safe natural language adaptation, Kernelized Movement Primitives (KMPs) for motion encoding, probabilistic Virtual Fixtures for guided demonstration recording, and ergodic control for surface finishing. We demonstrate that this tool-based LLM architecture generalizes skill adaptation from KMPs to ergodic control, enabling voice-commanded surface finishing. Validation on a 7-DoF torque-controlled robot at the Automatica 2025 trade fair demonstrates the practical applicability of our approach in industrial settings.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226497/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:This work was partially funded by the DLR project “ASPIRO”; the European Union’s Horizon Research and Innovation Program under Grant 101136067 (INVERSE); the Federal Ministry for Economic Affairs and Climate Protection with DARP funds based on a decision by the German Bundestag and by the European Union - NextGenerationEU; and partially supported by the German Federal Ministry of Research, Technology and Space (BMFTR) under the Robotics Institute Germany (RIG).
Titel:MOMO: A framework for seamless physical, verbal, and graphical robot skill learning and adaptation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Knauer, Markus WendelinMarkus.Knauer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8229-9410NICHT SPEZIFIZIERT
Fiorini, Edoardoedoardo.fiorini (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-2210-4507225686459
Mühlbauer, Maximilian SebastianMaximilian.Muehlbauer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7635-0248NICHT SPEZIFIZIERT
Schneyer, StefanStefan.Schneyer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-5421-9988NICHT SPEZIFIZIERT
Angsuratanawech, PromwatPromwat.Angsuratanawech (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lay, Florian SamuelFlorian.Lay (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bachmann, TimoTimo.Bachmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-3451-0833225686460
Bustamante Gomez, SamuelSamuel.Bustamante (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nottensteiner, Korbiniankorbinian.nottensteiner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6016-6235NICHT SPEZIFIZIERT
Stulp, FreekFreek.Stulp (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9555-9517225686461
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074225686462
Silverio, Joaojoao.silverio (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1428-8933NICHT SPEZIFIZIERT
Eiband, ThomasThomas.Eiband (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1074-9504225686463
Datum:17 August 2026
Erschienen in:IEEE Robotics and Automation Practice
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/RAP.2026.3724466
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Vanderborght, Brambram.vanderborght (at) vub.beNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ostrowski, Jimyimmy13 (at) gmail.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2995-4304
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Robot skill learning and adaptation, Human-robot-interaction, Human-robot-collaboration, Interactive learning, Virtual fixtures, Ergodic Control, Energy, Surface Finishing, Real Robot application
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - ASPIRO - Aerospace production using intelligent robotic systems, R - Intuitive Mensch-Roboter Schnittstelle [RO], R - Synergieprojekt ASPIRO
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Knauer, Markus Wendelin
Hinterlegt am:03 Sep 2026 18:13
Letzte Änderung:03 Sep 2026 18:13

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