マニピュレーションのための樹枝ダイナミクスをシミュレートする学習
Learning to Simulate Tree-Branch Dynamics for Manipulation
シミュレータとベイズ推論を組み合わせ、操作時の樹枝の変形ダイナミクスをモデル化する手法を提案。果実収穫や密生植生のナビゲーションへの応用を目指す。
著者: Jayadeep Jacob, Tirthankar Bandyopadhyay, Jason Williams, Paulo Borges, Fabio Ramos
分類: cs.RO, cs.LG
原文アブストラクト
We propose to use a simulation driven inverse inference approach to model the dynamics of tree branches under manipulation. Learning branch dynamics and gaining the ability to manipulate deformable vegetation can help with occlusion-prone tasks, such as fruit picking in dense foliage, as well as moving overhanging vines and branches for navigation in dense vegetation. The underlying deformable tree geometry is encapsulated as coarse spring abstractions executed on parallel, non-differentiable simulators. The implicit statistical model defined by the simulator, reference trajectories obtained by actively probing the ground truth, and the Bayesian formalism, together guide the spring parameter posterior density estimation. Our non-parametric inference algorithm, based on Stein Variational Gradient Descent, incorporates biologically motivated assumptions into the inference process as neural network driven learnt joint priors; moreover, it leverages the finite difference scheme for gradient approximations. Real and simulated experiments confirm that our model can predict deformation trajectories, quantify the estimation uncertainty, and it can perform better when base-lined against other inference algorithms, particularly from the Monte Carlo family. The model displays strong robustness properties in the presence of heteroscedastic sensor noise; furthermore, it can generalise to unseen grasp locations.
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