Safety is often the most important requirement in robotics applications. Nonetheless, control techniques that can provide safety guarantees are still extremely rare for nonlinear systems, such as robot manipulators. A well-known tool to ensure safety is the Viability kernel, which is the largest set of states from which safety can be ensured. Unfortunately, computing such a set for a nonlinear system is extremely challenging in general. Several numerical algorithms for approximating it have been proposed in the literature, but they suffer from the curse of dimensionality. This paper presents a new approach for numerically approximating the viability kernel of robot manipulators. Our approach solves optimal control problems to compute states that are guaranteed to be on the boundary of the set. This allows us to learn directly the set boundary, therefore learning in a smaller dimensional space. Compared to the state of the art on systems up to dimension 6, our algorithm resulted to be more than 2 times as accurate for the same computation time, or 6 times as fast to reach the same accuracy.


翻译:安全性通常是机器人应用中最关键的要求。然而,对于非线性系统(如机器人操作臂)而言,能够提供安全保证的控制技术仍极为罕见。确保安全性的著名工具是可行核(viability kernel),即能保证安全性的最大状态集合。遗憾的是,对于非线性系统,计算这一集合通常极具挑战性。文献中已提出多种数值近似算法,但这些方法均受维数灾问题困扰。本文提出一种用于数值近似机器人操作臂可行核的新方法。该方法通过求解最优控制问题,计算可确保位于集合边界上的状态,从而直接学习集合边界,即在更低维空间中进行学习。与面向6维及以下系统的现有技术相比,本算法在相同运算时间内精度提升超2倍,或在达到相同精度时速度提升达6倍。

0
下载
关闭预览

相关内容

Into the Metaverse,93页ppt介绍元宇宙概念、应用、趋势
专知会员服务
49+阅读 · 2022年2月19日
【如何做研究】How to research ,22页ppt
专知会员服务
114+阅读 · 2021年4月17日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
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
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
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
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
国家自然科学基金
3+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
1+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 · 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
1+阅读 · 2012年12月31日
VIP会员
最新内容
战力倍增器:自主武器系统与乌克兰及加沙冲突
人工智能赋能战场情报:提速决策进程
专知会员服务
1+阅读 · 7月17日
《拥抱新兴技术:面向未来军官的教育革新》
专知会员服务
4+阅读 · 7月17日
《无人地面战车(UGV)的崛起》报告
专知会员服务
7+阅读 · 7月16日
美陆军任务式指挥人工智能解决方案
专知会员服务
13+阅读 · 7月16日
相关资讯
相关基金
国家自然科学基金
3+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
1+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 · 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
1+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员