Kinesthetic Teaching is a popular approach to collecting expert robotic demonstrations of contact-rich tasks for imitation learning (IL), but it typically only measures motion, ignoring the force placed on the environment by the robot. Furthermore, contact-rich tasks require accurate sensing of both reaching and touching, which can be difficult to provide with conventional sensing modalities. We address these challenges with a See-Through-your-Skin (STS) visuotactile sensor, using the sensor both (i) as a measurement tool to improve kinesthetic teaching, and (ii) as a policy input in contact-rich door manipulation tasks. An STS sensor can be switched between visual and tactile modes by leveraging a semi-transparent surface and controllable lighting, allowing for both pre-contact visual sensing and during-contact tactile sensing with a single sensor. First, we propose tactile force matching, a methodology that enables a robot to match forces read during kinesthetic teaching using tactile signals. Second, we develop a policy that controls STS mode switching, allowing a policy to learn the appropriate moment to switch an STS from its visual to its tactile mode. Finally, we study multiple observation configurations to compare and contrast the value of visual and tactile data from an STS with visual data from a wrist-mounted eye-in-hand camera. With over 3,000 test episodes from real-world manipulation experiments, we find that the inclusion of force matching raises average policy success rates by 62.5%, STS mode switching by 30.3%, and STS data as a policy input by 42.5%. Our results highlight the utility of see-through tactile sensing for IL, both for data collection to allow force matching, and for policy execution to allow accurate task feedback.


翻译:动觉教学是一种流行的用于收集接触密集型任务的机器人专家示范以进行模仿学习的方法,但通常仅测量运动,忽略了机器人施加在环境上的力。此外,接触密集型任务需要精确感知接触与触碰,而传统传感模态难以提供这种能力。我们通过一种透视皮肤(STS)视触觉传感器解决这些挑战,将传感器同时用作:(i)改进动觉教学的测量工具,以及(ii)接触密集型门操作任务中的策略输入。STS传感器利用半透明表面和可控照明,可在视觉与触觉模式之间切换,从而实现单个传感器的接触前视觉感知与接触中触觉感知。首先,我们提出触觉力匹配方法,使机器人能够利用触觉信号匹配动觉教学过程中读取的力。其次,我们开发了一种控制STS模式切换的策略,使策略能够学习将STS从视觉模式切换到触觉模式的适当时机。最后,我们研究了多种观测配置,以比较STS的视觉与触觉数据与腕部安装的眼在手摄像头视觉数据的价值。基于超过3000次真实世界操作实验测试,我们发现加入力匹配使平均策略成功率提高62.5%,STS模式切换提高30.3%,将STS数据作为策略输入提高42.5%。我们的结果突显了透视触觉传感在模仿学习中的实用性——既可用于数据采集以实现力匹配,也可用于策略执行以提供准确的任务反馈。

0
下载
关闭预览

相关内容

传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
【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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《人工智能能通过美国陆军战争学院吗?》报告
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:38
军事域人工智能驱动系统的治理
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:27
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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员