Construction robots are challenging the traditional paradigm of labor intensive and repetitive construction tasks. Present concerns regarding construction robots are focused on their abilities in performing complex tasks consisting of several subtasks and their adaptability to work in unstructured and dynamic construction environments. Imitation learning (IL) has shown advantages in training a robot to imitate expert actions in complex tasks and the policy thereafter generated by reinforcement learning (RL) is more adaptive in comparison with pre-programmed robots. In this paper, we proposed a framework composed of two modules for imitation learning of construction robots. The first module provides an intuitive expert demonstration collection Virtual Reality (VR) platform where a robot will automatically follow the position, rotation, and actions of the expert's hand in real-time, instead of requiring an expert to control the robot via controllers. The second module provides a template for imitation learning using observations and actions recorded in the first module. In the second module, Behavior Cloning (BC) is utilized for pre-training, Generative Adversarial Imitation Learning (GAIL) and Proximal Policy Optimization (PPO) are combined to achieve a trade-off between the strength of imitation vs. exploration. Results show that imitation learning, especially when combined with PPO, could significantly accelerate training in limited training steps and improve policy performance.


翻译:建筑机器人正挑战着传统劳动密集型与重复性建筑任务的范式。当前对建筑机器人的关注集中于其执行包含多个子任务的复杂任务的能力,以及在非结构化动态建筑环境中的适应性。与预设程序机器人相比,模仿学习在训练机器人模仿专家执行复杂任务方面展现出优势,且后续通过强化学习生成的策略具有更强的适应性。本文提出一个由两个模块组成的建筑机器人模仿学习框架。第一个模块构建了直观的专家示教采集虚拟现实平台,机器人可实时自动跟随专家手部的位置、旋转与动作,无需专家通过控制器操控机器人。第二个模块利用首个模块记录的观测与动作,构建了模仿学习模板。该模块采用行为克隆进行预训练,并整合生成式对抗模仿学习与近端策略优化算法,在模仿强度与探索能力之间实现平衡。结果表明,模仿学习(特别是与PPO结合时)能在有限训练步数内显著加速训练进程并提升策略性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
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
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
TensorFlow 2.0 学习资源汇总
专知会员服务
67+阅读 · 2019年10月9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
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15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
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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31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 · 2012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 · 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
2+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
Arxiv
11+阅读 · 2023年3月8日
VIP会员
最新内容
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
6+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
3+阅读 · 6月21日
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
10+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
12+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
相关资讯
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15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
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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
相关基金
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31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 · 2012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 · 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
2+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员