Physics-inspired neural networks are proven to be an effective modeling method by giving more physically plausible results with less data dependency. However, their application in robotics is limited due to the non-conservative nature of robot dynamics and the difficulty in friction modeling. Moreover, these physics-inspired neural networks do not account for complex input matrices, such as those found in underactuated soft robots. This paper solves these problems by extending Lagrangian and Hamiltonian neural networks by including dissipation and a simplified input matrix. Additionally, the loss function is processed using the Runge-Kutta algorithm, circumventing the inaccuracies and environmental susceptibility inherent in direct acceleration measurements. First, the effectiveness of the proposed method is validated via simulations of soft and rigid robots. Then, the proposed approach is validated experimentally in a tendon-driven soft robot and a Panda robot. The simulations and experimental results show that the modified neural networks can model different robots while the learned model enables decent anticipatory control.


翻译:物理启发式神经网络已被证明是一种有效的建模方法,能以较少的数据依赖获得更符合物理规律的结果。然而,由于机器人动力学的非保守特性以及摩擦建模的困难,这类方法在机器人领域的应用受到限制。此外,这类物理启发式神经网络无法处理复杂的输入矩阵,例如欠驱动软体机器人中出现的矩阵。本文通过扩展拉格朗日神经网络和哈密顿神经网络,引入耗散项和简化输入矩阵,解决了上述问题。同时,利用龙格-库塔算法处理损失函数,避免了直接加速度测量固有的不准确性和环境敏感性。首先,通过软体机器人和刚性机器人的仿真验证了所提方法的有效性。然后,在腱驱动软体机器人和Panda机器人上进行了实验验证。仿真与实验结果表明,改进后的神经网络能够对不同机器人进行建模,且学习到的模型可实现良好的预测控制。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
0+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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月25日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月22日
A Modern Introduction to Online Learning
Arxiv
21+阅读 · 2019年12月31日
Optimization for deep learning: theory and algorithms
Arxiv
106+阅读 · 2019年12月19日
VIP会员
最新内容
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
10+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
9+阅读 · 6月4日
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
10+阅读 · 6月4日
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
6+阅读 · 6月4日
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
7+阅读 · 6月3日
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
21+阅读 · 6月2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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
0+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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员