When using a tool, the grasps used for picking it up, reposing, and holding it in a suitable pose for the desired task could be distinct. Therefore, a key challenge for autonomous in-hand tool manipulation is finding a sequence of grasps that facilitates every step of the tool use process while continuously maintaining force closure and stability. Due to the complexity of modeling the contact dynamics, reinforcement learning (RL) techniques can provide a solution in this continuous space subject to highly parameterized physical models. However, these techniques impose a trade-off in adaptability and data efficiency. At test time the tool properties, desired trajectory, and desired application forces could differ substantially from training scenarios. Adapting to this necessitates more data or computationally expensive online policy updates. In this work, we apply the principles of discrete dynamic programming (DP) to augment RL performance with domain knowledge. Specifically, we first design a computationally simple approximation of our environment. We then demonstrate in physical simulation that performing tree searches (i.e., lookaheads) and policy rollouts with this approximation can improve an RL-derived grasp sequence policy with minimal additional online computation. Additionally, we show that pretraining a deep RL network with the DP-derived solution to the discretized problem can speed up policy training.


翻译:摘要:在使用工具时,用于拾取、重新放置以及将工具保持于执行任务所需合适姿态的抓取方式可能各不相同。因此,自主灵巧工具操作的一个关键挑战在于找到能促进工具使用每个步骤的抓取序列,同时持续保持力闭合与稳定性。由于接触动力学建模的复杂性,强化学习技术可在受高度参数化物理模型约束的连续空间中提供解决方案。然而,这些技术在适应性与数据效率之间存在权衡。在测试阶段,工具属性、期望轨迹及期望施力可能与训练场景存在显著差异。为此进行适应性调整需要更多数据或需要计算成本高昂的在线策略更新。本研究应用离散动态规划原理,将领域知识融入强化学习性能增强。具体而言,我们首先设计了一个计算简单的环境近似模型。随后在物理仿真中证明:利用该近似模型执行树搜索(即前瞻)与策略展开,可在最小化额外在线计算量的前提下改进基于强化学习的抓取序列策略。此外,我们展示使用离散化问题的动态规划求解结果预训练深度强化学习网络能够加速策略训练。

0
下载
关闭预览

相关内容

JCIM丨DRlinker:深度强化学习优化片段连接设计
专知会员服务
7+阅读 · 2022年12月9日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
26+阅读 · 2021年5月23日
 【SIGGRAPH 2020】人像阴影处理,Portrait Shadow Manipulation
专知会员服务
29+阅读 · 2020年5月19日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
使用强化学习训练机械臂完成人类任务
AI研习社
14+阅读 · 2019年3月23日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
【泡泡一分钟】学习紧密的几何特征(ICCV2017-17)
泡泡机器人SLAM
20+阅读 · 2018年5月8日
国家自然科学基金
43+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
2+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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
27+阅读 · 2023年1月5日
Adaptive Synthetic Characters for Military Training
Arxiv
50+阅读 · 2021年1月6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
5+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
2+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
1+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
1+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
6+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
7+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VIP内容
JCIM丨DRlinker:深度强化学习优化片段连接设计
专知会员服务
7+阅读 · 2022年12月9日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
26+阅读 · 2021年5月23日
 【SIGGRAPH 2020】人像阴影处理,Portrait Shadow Manipulation
专知会员服务
29+阅读 · 2020年5月19日
相关基金
国家自然科学基金
43+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
2+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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员