为图示教学学习轨道稳定系统
机器人学
2024-04-02 v2 机器学习
摘要
图示教学（Diagrammatic Teaching）是一种机器人获取新技能的范式，用户通过在场景图像上提供 2D 草图来塑造机器人的运动。在本工作中，我们解决教导机器人接近表面并随后在其上跟随循环运动的问题，其中运动的循环可由用户通过机器人相机图像上提供的一张草图任意指定。为此，我们提出了稳定微分同胚图示教学（SDDT）框架。SDDT 将机器人的运动建模为轨道渐近稳定（O.A.S.）动力系统，该系统学习基于用户提供的单张图示草图实现稳定。这是通过对已知的 O.A.S. 系统施加微分同胚（即可微且可逆的函数）来实现形变而完成的。随后，参数化微分同胚针对我们所建系统的极限环与草图之间的 Hausdorff 距离进行优化，以产生所需的机器人运动。我们提供了关于优化系统行为的全新理论见解，并在仿真中以及在一台装有 6 自由度机械臂的四足机器人上对所提 SDDT 进行了实证评估。结果表明，我们可以图示化地以高精度教导复杂的循环运动模式。
引用
@article{arxiv.2309.10298,
title = {Learning Orbitally Stable Systems for Diagrammatically Teaching},
author = {Weiming Zhi and Tianyi Zhang and Matthew Johnson-Roberson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.10298},
year = {2024}
}