State estimation from measured data is crucial for robotic applications as autonomous systems rely on sensors to capture the motion and localize in the 3D world. Among sensors that are designed for measuring a robot's pose, or for soft robots, their shape, vision sensors are favorable because they are information-rich, easy to set up, and cost-effective. With recent advancements in computer vision, deep learning-based methods no longer require markers for identifying feature points on the robot. However, learning-based methods are data-hungry and hence not suitable for soft and prototyping robots, as building such bench-marking datasets is usually infeasible. In this work, we achieve image-based robot pose estimation and shape reconstruction from camera images. Our method requires no precise robot meshes, but rather utilizes a differentiable renderer and primitive shapes. It hence can be applied to robots for which CAD models might not be available or are crude. Our parameter estimation pipeline is fully differentiable. The robot shape and pose are estimated iteratively by back-propagating the image loss to update the parameters. We demonstrate that our method of using geometrical shape primitives can achieve high accuracy in shape reconstruction for a soft continuum robot and pose estimation for a robot manipulator.


翻译:从测量数据中进行状态估计对机器人应用至关重要,因为自主系统需要依靠传感器来捕捉运动并在三维世界中定位。在用于测量机器人姿态(或对软体机器人而言测量其形状)的传感器中,视觉传感器因其信息丰富、易于设置且成本效益高而备受青睐。随着计算机视觉的最新进展,基于深度学习的方法不再需要标记物来识别机器人上的特征点。然而,基于学习的方法对数据需求量大,因而不适用于软体机器人和原型机器人,因为构建此类基准数据集通常不可行。在这项工作中,我们实现了基于相机图像的机器人姿态估计与形状重建。我们的方法无需精确的机器人网格模型,而是利用可微渲染器和基本几何形状。因此,该方法适用于那些可能没有CAD模型或CAD模型粗糙的机器人。我们的参数估计流程是完全可微的。通过反向传播图像损失来更新参数,从而迭代估计机器人的形状和姿态。我们证明了使用几何形状基元的方法能够在对软体连续型机器人进行形状重建以及对机器人操作臂进行姿态估计时实现高精度。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19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
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
【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
【泡泡汇总】CVPR2019 SLAM Paperlist
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17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
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 · 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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
20+阅读 · 2020年6月8日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
Arxiv
113+阅读 · 2020年2月5日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
4+阅读 · 6月6日
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
7+阅读 · 6月6日
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
8+阅读 · 6月5日
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
17+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
14+阅读 · 6月4日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
【泡泡汇总】CVPR2019 SLAM Paperlist
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
相关基金
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
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 · 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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008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