物理知識蒸留による未知外乱下の重力ダイナミクス深層学習:初期実現可能性検討
Learning Deep Nets for Gravitational Dynamics with Unknown Disturbance through Physical Knowledge Distillation: Initial Feasibility Study
既存の解析モデルを教師として知識蒸留でフィードフォワード深層ニューラルネットを学習し、未知外乱のある高自由度マスタマニピュレータの重力補償を高データ効率で実現する手法を提案した。
著者: Hongbin Lin, Qian Gao, Xiangyu Chu, Qi Dou, Anton Deguet, Peter Kazanzides, K. W. Samuel Au
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Learning high-performance deep neural networks for dynamic modeling of high Degree-Of-Freedom (DOF) robots remains challenging due to the sampling complexity. Typical unknown system disturbance caused by unmodeled dynamics (such as internal compliance, cables) further exacerbates the problem. In this paper, a novel framework characterized by both high data efficiency and disturbance-adapting capability is proposed to address the problem of modeling gravitational dynamics using deep nets in feedforward gravity compensation control for high-DOF master manipulators with unknown disturbance. In particular, Feedforward Deep Neural Networks (FDNNs) are learned from both prior knowledge of an existing analytical model and observation of the robot system by Knowledge Distillation (KD). Through extensive experiments in high-DOF master manipulators with significant disturbance, we show that our method surpasses a standard Learning-from-Scratch (LfS) approach in terms of data efficiency and disturbance adaptation. Our initial feasibility study has demonstrated the potential of outperforming the analytical teacher model as the training data increases.
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