Robots can acquire complex manipulation skills by learning policies from expert demonstrations, which is often known as vision-based imitation learning. Generating policies based on diffusion and flow matching models has been shown to be effective, particularly in robotics manipulation tasks. However, recursion-based approaches are often inference inefficient in working from noise distributions to policy distributions, posing a challenging trade-off between efficiency and quality. This motivates us to propose FlowPolicy, a novel framework for fast policy generation based on consistency flow matching and 3D vision. Our approach refines the flow dynamics by normalizing the self-consistency of the velocity field, enabling the model to derive task execution policies in a single inference step. Specifically, FlowPolicy conditions on the observed 3D point cloud, where consistency flow matching directly defines straight-line flows from different time states to the same action space, while simultaneously constraining their velocity values, that is, we approximate the trajectories from noise to robot actions by normalizing the self-consistency of the velocity field within the action space, thus improving the inference efficiency. We validate the effectiveness of FlowPolicy on Adroit and Metaworld, demonstrating a 7$\times$ increase in inference speed while maintaining competitive average success rates compared to state-of-the-art policy models. Codes will be made publicly available.


翻译:机器人可通过从专家示范中学习策略来掌握复杂操作技能,该方法通常称为基于视觉的模仿学习。基于扩散模型和流匹配模型的策略生成已被证明是高效的方法,尤其在机器人操作任务中。然而,基于递归的方法在从噪声分布到策略分布的推理过程中往往效率低下,这导致效率与质量之间难以权衡。为此,我们提出FlowPolicy——一个基于一致性流匹配与三维视觉的快速策略生成新框架。该方法通过对速度场自一致性进行归一化来优化流动力学,使模型能够在单步推理中推导任务执行策略。具体而言,FlowPolicy以观测的三维点云为条件,其中一致性流匹配直接定义从不同时间状态到同一动作空间的直线流,同时约束其速度值,即我们通过在动作空间内对速度场的自一致性进行归一化,近似实现从噪声到机器人动作的轨迹建模,从而提升推理效率。我们在Adroit和Metaworld平台上验证了FlowPolicy的有效性,实验表明相较于最先进的策略模型,本方法在保持竞争力的平均成功率的同时,推理速度提升了7倍。代码将公开发布。

0
下载
关闭预览

相关内容

3D是英文“Three Dimensions”的简称,中文是指三维、三个维度、三个坐标,即有长、有宽、有高,换句话说,就是立体的,是相对于只有长和宽的平面(2D)而言。
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
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
【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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
17+阅读 · 2018年4月2日
VIP会员
相关资讯
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员