Grasp learning in noisy environments, such as occlusions, sensor noise, and out-of-distribution (OOD) objects, poses significant challenges. Recent learning-based approaches focus primarily on capturing aleatoric uncertainty from inherent data noise. The epistemic uncertainty, which represents the OOD recognition, is often addressed by ensembles with multiple forward paths, limiting real-time application. In this paper, we propose an uncertainty-aware approach for 6-DoF grasp detection using evidential learning to comprehensively capture both uncertainties in real-world robotic grasping. As a key contribution, we introduce vMF-Contact, a novel architecture for learning hierarchical contact grasp representations with probabilistic modeling of directional uncertainty as von Mises-Fisher (vMF) distribution. To achieve this, we derive and analyze the theoretical formulation of the second-order objective on the posterior parametrization, providing formal guarantees for the model's ability to quantify uncertainty and improve grasp prediction performance. Moreover, we enhance feature expressiveness by applying partial point reconstructions as an auxiliary task, improving the comprehension of uncertainty quantification as well as the generalization to unseen objects. In the real-world experiments, our method demonstrates a significant improvement by 39% in the overall clearance rate compared to the baselines. Video is under https://www.youtube.com/watch?v=4aQsrDgdV8Y&t=12s


翻译:在存在遮挡、传感器噪声和分布外(OOD)物体等噪声环境中进行抓取学习面临着重大挑战。现有的基于学习的方法主要侧重于从固有数据噪声中捕捉偶然不确定性。而表征OOD识别的认知不确定性,通常通过具有多个前向路径的集成方法来解决,这限制了实时应用。本文提出一种基于证据学习的不确定性感知方法,用于6自由度抓取检测,以全面捕捉现实世界机器人抓取中的两种不确定性。作为核心贡献,我们提出了vMF-Contact,这是一种新颖的架构,用于学习分层接触抓取表示,并通过冯·米塞斯-费舍尔(vMF)分布对方向不确定性进行概率建模。为此,我们推导并分析了后验参数化二阶目标的理论公式,为模型量化不确定性和提升抓取预测性能提供了形式化保证。此外,我们通过将部分点云重建作为辅助任务来增强特征表达能力,从而提升对不确定性量化的理解以及对未见物体的泛化能力。在真实世界实验中,与基线方法相比,我们的方法在整体清空率上实现了39%的显著提升。视频见 https://www.youtube.com/watch?v=4aQsrDgdV8Y&t=12s

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
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
47+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
3+阅读 · 2015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
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Phase-aware Speech Enhancement with Deep Complex U-Net
VIP会员
最新内容
《决策模型比较研究》
专知会员服务
8+阅读 · 今天5:16
《美军水下战与海床战概述及本地实施》
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:30
面向未来冲突推进陆军情报体制改革
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:12
乌克兰纵深打击如何重塑俄罗斯的战略选择
专知会员服务
3+阅读 · 7月24日
俄乌战争中关于中程打击无人机部署的经验启示
《基于强化学习的自动化红队测试》
专知会员服务
6+阅读 · 7月23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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
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
47+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
3+阅读 · 2015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
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员