Robots must be able to understand their surroundings to perform complex tasks in challenging environments and many of these complex tasks require estimates of physical properties such as friction or weight. Estimating such properties using learning is challenging due to the large amounts of labelled data required for training and the difficulty of updating these learned models online at run time. To overcome these challenges, this paper introduces a novel, multi-modal approach for representing semantic predictions and physical property estimates jointly in a probabilistic manner. By using conjugate pairs, the proposed method enables closed-form Bayesian updates given visual and tactile measurements without requiring additional training data. The efficacy of the proposed algorithm is demonstrated through several hardware experiments. In particular, this paper illustrates that by conditioning semantic classifications on physical properties, the proposed method quantitatively outperforms state-of-the-art semantic classification methods that rely on vision alone. To further illustrate its utility, the proposed method is used in several applications including to represent affordance-based properties probabilistically and a challenging terrain traversal task using a legged robot. In the latter task, the proposed method represents the coefficient of friction of the terrain probabilistically, which enables the use of an on-line risk-aware planner that switches the legged robot from a dynamic gait to a static, stable gait when the expected value of the coefficient of friction falls below a given threshold. Videos of these case studies are presented in the multimedia attachment. The proposed framework includes an open-source C++ and ROS interface.


翻译:机器人必须在复杂环境中理解周围环境以执行高级任务,而其中许多任务需要估算摩擦系数或重量等物理属性。由于训练所需的大量标注数据以及运行时在线更新学习模型的困难,基于学习的方法在估算这些属性时面临挑战。为克服这些难题,本文提出一种新颖的多模态方法,以概率形式联合表示语义预测与物理属性估计。通过利用共轭分布对,所提方法在无需额外训练数据的情况下,即可根据视觉与触觉测量实现闭式贝叶斯更新。通过多项硬件实验验证了该算法的有效性。特别地,本文展示了通过将语义分类与物理属性关联,所提方法在定量上优于仅依赖视觉的现有最优语义分类方法。为进一步说明其实用性,所提方法被应用于多个场景,包括基于功能属性的概率化表示以及使用腿式机器人的复杂地形穿越任务。在后者中,所提方法以概率形式表示地形摩擦系数,从而使在线风险感知规划器能够在摩擦系数期望值低于设定阈值时,将机器人从动态步态切换为静态稳定步态。这些案例研究的视频见多媒体附件。所提框架包含开源的C++和ROS接口。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
10+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员