微分同相写像によるリーマン多様体上の安定力学系の学習
Learning Riemannian Stable Dynamical Systems via Diffeomorphisms
ニューラル多様体ODEに基づく微分同相写像を用いて、リーマン多様体上でリアプノフ安定性を保証する力学系をデモンストレーションから学習する手法を提案し、実機マニピュレーションで有効性を示した。
著者: Jiechao Zhang, Hadi Beik-Mohammadi, Leonel Rozo
分類: cs.RO, cs.LG
原文アブストラクト
Dexterous and autonomous robots should be capable of executing elaborated dynamical motions skillfully. Learning techniques may be leveraged to build models of such dynamic skills. To accomplish this, the learning model needs to encode a stable vector field that resembles the desired motion dynamics. This is challenging as the robot state does not evolve on a Euclidean space, and therefore the stability guarantees and vector field encoding need to account for the geometry arising from, for example, the orientation representation. To tackle this problem, we propose learning Riemannian stable dynamical systems (RSDS) from demonstrations, allowing us to account for different geometric constraints resulting from the dynamical system state representation. Our approach provides Lyapunov-stability guarantees on Riemannian manifolds that are enforced on the desired motion dynamics via diffeomorphisms built on neural manifold ODEs. We show that our Riemannian approach makes it possible to learn stable dynamical systems displaying complicated vector fields on both illustrative examples and real-world manipulation tasks, where Euclidean approximations fail.
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