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Picking Bins Empty: A Hierarchical Hybrid Approach with Online Self-Learning of Grasp Points for Reliable Industrial Bin-Picking

Töper, Florian und Kishor Yelvande, Samarth und Ewertz, Jan Niklas und Triebel, Rudolph und Ohlhausen, Peter (2026) Picking Bins Empty: A Hierarchical Hybrid Approach with Online Self-Learning of Grasp Points for Reliable Industrial Bin-Picking. In: 2026 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, IROS 2026. IEEE. International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2026-09-27 - 2026-10-01, Pittsburgh, USA. (im Druck)

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
3MB

Kurzfassung

Bin-picking is a cornerstone of modern manufacturing, yet achieving complete bin clearance without manual intervention remains a critical challenge. While model-based methods provide high precision, they frequently suffer from deadlocks when predefined grasps are occluded or perception fails. Labor-intensive fine-tuning of grasp points is commonly required to reach a satisfactory performance for new parts. Model-free algorithms offer a more flexible alternative with "out-of-the-box" versatility but lack the reliability and repeatability required for production. Unlike existing work, which treats the two techniques in isolation, we propose a fourtiered hierarchical hybrid approach to combine the best of both worlds. A model-based pipeline serves as a robust backbone, while a model-free "exploration agent" resolves deadlock situations and discovers new grasp points. This is supported by an online self-learning mechanism that uses gripper-stroke feedback and Wilson score intervals to autonomously rank grasp candidates, reducing manual commissioning effort. Validation on three automotive parts demonstrates that our method significantly outperforms a model-free baseline in grasp success rate while improving the bin clearance rate of the model-based baseline from 50.9% to 100% across all experiments. This transition to full bin clearance marks a significant step towards truly autonomous, intervention-free industrial operation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/228247/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Zusätzliche Informationen:Best Paper Award for Industrial Robotics Research for Applications
Titel:Picking Bins Empty: A Hierarchical Hybrid Approach with Online Self-Learning of Grasp Points for Reliable Industrial Bin-Picking
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Töper, FlorianMercedes-Benz AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kishor Yelvande, SamarthMercedes-Benz AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ewertz, Jan NiklasMercedes-Benz AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Triebel, RudolphRudolph.Triebel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ohlhausen, PeterHochschule ReutlingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2026
Erschienen in:2026 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, IROS 2026
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Verlag:IEEE
Status:im Druck
Stichwörter:Perception for Grasping and Manipulation; Computer Vision for Manufacturing, Factory Automation
Veranstaltungstitel:International Conference on Intelligent Robots and Systems
Veranstaltungsort:Pittsburgh, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:27 September 2026
Veranstaltungsende:1 Oktober 2026
Veranstalter :IEEE/RSJ
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 - Multisensorielle Weltmodellierung (RM) [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Perzeption und Kognition
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Triebel, Rudolph
Hinterlegt am:23 Okt 2026 09:34
Letzte Änderung:23 Okt 2026 09:34

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