To navigate in an environment safely and autonomously, robots must accurately estimate where obstacles are and how they move. Instead of using expensive traditional 3D sensors, we explore the use of a much cheaper, faster, and higher resolution alternative: programmable light curtains. Light curtains are a controllable depth sensor that sense only along a surface that the user selects. We adapt a probabilistic method based on particle filters and occupancy grids to explicitly estimate the position and velocity of 3D points in the scene using partial measurements made by light curtains. The central challenge is to decide where to place the light curtain to accurately perform this task. We propose multiple curtain placement strategies guided by maximizing information gain and verifying predicted object locations. Then, we combine these strategies using an online learning framework. We propose a novel self-supervised reward function that evaluates the accuracy of current velocity estimates using future light curtain placements. We use a multi-armed bandit framework to intelligently switch between placement policies in real time, outperforming fixed policies. We develop a full-stack navigation system that uses position and velocity estimates from light curtains for downstream tasks such as localization, mapping, path-planning, and obstacle avoidance. This work paves the way for controllable light curtains to accurately, efficiently, and purposefully perceive and navigate complex and dynamic environments. Project website: https://siddancha.github.io/projects/active-velocity-estimation/


翻译:为了让机器人在环境中安全自主地导航,必须准确估计障碍物的位置及其运动方式。我们探索使用一种更廉价、更快、分辨率更高的替代方案——可编程光幕,替代昂贵的传统3D传感器。光幕是一种可控深度传感器,仅沿用户选择的曲面进行感知。我们基于粒子滤波和占用网格,提出了一种概率方法,利用光幕的部分测量值显式估计场景中3D点的位置和速度。核心挑战在于如何选择光幕的放置位置以准确完成该任务。我们提出了多种光幕放置策略,这些策略以最大化信息增益和验证预测物体位置为指导。然后,我们通过在线学习框架将这些策略结合起来。我们提出了一种新颖的自监督奖励函数,利用未来的光幕放置来评估当前速度估计的准确性。我们采用多臂老虎机框架在策略之间实时智能切换,其性能优于固定策略。我们开发了一套全栈导航系统,将光幕的位置和速度估计用于定位、地图构建、路径规划和避障等下游任务。这项工作为可控光幕精确、高效且有针对性地感知和导航复杂动态环境铺平了道路。项目网站:https://siddancha.github.io/projects/active-velocity-estimation/

0
下载
关闭预览

相关内容

神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
74+阅读 · 2020年8月2日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11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
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
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
国家自然科学基金
1+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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012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 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2020年12月2日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月25日
Arxiv
19+阅读 · 2018年3月28日
VIP会员
最新内容
印度精确打击与指挥架构的断层
专知会员服务
0+阅读 · 52分钟前
美空军AI完成F-16战斗机自主空战历史性试飞
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:13
深入Project Maven:为何人工智能在战场上依然失灵
锻造未来士兵:外骨骼、基因工程与赛博格
专知会员服务
7+阅读 · 7月19日
《无人机蜂群通信技术研究》50页
专知会员服务
8+阅读 · 7月19日
相关基金
国家自然科学基金
1+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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012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 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员