广告

麻省理工用更简单的方法教机器人学习新技能

2022-05-09 15:13:16 麻省理工学院 阅读:
随着电商的蓬勃发展,自动化仓库机器人市场也迎来了爆发,也进一步提高了机器人在拣选速度方面的要求。麻省理工学院研究人员开发的一项新技术只需要少数人类演示即可重新编程机器人。这种机器学习方法使机器人能够拾取和放置从未遇到过的随机姿势的从未见过的物体。在 10 到 15 分钟内,机器人将准备好执行新的拾取和放置任务。

随着电商的蓬勃发展,自动化仓库机器人市场也迎来了爆发,也进一步提高了机器人在拣选速度方面的要求。98kednc

一个仓库机器人从货架上拿起杯子,并把它们放进箱子里进行运输。一切都在顺利进行,直到机器人遇到一个变化,它现在必须抓起更高更窄的杯子, 而这些杯子是倒着存放的。98kednc

重新编程该机器人需要手动标记数千张图像,以展示它如何抓住这些新杯子,然后重新训练系统。98kednc

但麻省理工学院研究人员开发的一项新技术只需要少数人类演示即可重新编程机器人。这种机器学习方法使机器人能够拾取和放置从未遇到过的随机姿势的从未见过的物体。在 10 到 15 分钟内,机器人将准备好执行新的拾取和放置任务。98kednc

该技术使用专门设计用于重建 3D 对象形状的神经网络。只需几次演示,该系统就可以使用神经网络学到的关于 3D 几何的知识来抓取与演示中的对象相似的新对象。98kednc

在模拟中并使用真实的机械臂,研究人员表明,他们的系统可以有效地操纵以随机姿势排列的从未见过的杯子、碗和瓶子,仅使用 10 次演示来教机器人。98kednc

“我们的主要贡献是能够更有效地为需要在可能存在很多可变性的非结构化环境中运行的机器人提供新技能。通过构造进行泛化的概念是一种令人着迷的能力,因为这个问题通常要困难得多,”电气工程和计算机科学 (EECS) 研究生、该论文的共同主要作者 Anthony Simeonov 说。98kednc

Simeonov 与共同主要作者、EECS 研究生 Yilun Du 共同撰写了这篇论文;Google Brain 的研究科学家 Andrea Tagliasacchi;Joshua B. Tenenbaum,Paul E. Newton 脑与认知科学系认知科学与计算职业发展教授,计算机科学与人工智能实验室 (CSAIL) 成员;Alberto Rodriguez,机械工程系 1957 届副教授;CSAIL 教授 Pulkit Agrawal 和 EECS 新任助理教授 Vincent Sitzmann 和资深作者。该研究将在机器人与自动化国际会议上发表。98kednc

教机器人学习3D几何形状

机器人可能会被训练去捡起一个特定的物品,但如果那个物体侧躺着(可能是摔倒了),机器人会认为这是一个全新的场景。这是机器学习系统很难泛化到新的面向对象的原因之一。98kednc

为了克服这一挑战,研究人员创建了一种新型神经网络模型,即神经描述符字段 (NDF),它可以学习一类物品的 3D 几何形状。该模型使用 3D 点云计算特定项目的几何表示,3D 点云是一组数据点或三维坐标。数据点可以从提供物体和视点之间距离信息的深度相机获得。虽然网络在合成 3D 形状的大型数据集上进行了模拟训练,但它可以直接应用于现实世界中的对象。98kednc

该团队设计了具有称为等方差的属性的 NDF。有了这个属性,如果模型显示一个直立杯子的图像,然后在其侧面显示同一个杯子的图像,它就知道第二个杯子是同一个对象,只是旋转了。98kednc

“这种等效性使我们能够更有效地处理观察到的物体处于任意方向的情况,”Simeonov 说。98kednc

随着 NDF 学习重建相似对象的形状,它还学习关联这些对象的相关部分。例如,它知道杯子的把手是相似的,即使有些杯子比其他杯子更高或更宽,或者把手更小或更长。98kednc

“如果你想用另一种方法做到这一点,你必须手工标记所有部件。相反,我们的方法会自动从形状重建中发现这些部分,”杜说。98kednc

研究人员使用这个训练有素的 NDF 模型来教机器人一项新技能,只需几个物理示例。他们将机器人的手移动到他们希望它抓住的物体的一部分上,比如碗的边缘或杯子的把手,并记录指尖的位置。98kednc

Du 解释说,由于 NDF 已经了解了很多关于 3D 几何和如何重建形状的知识,它可以推断出新形状的结构,从而使系统能够将演示转移到任意姿势的新对象上。98kednc

最高成功率为 85%

他们在模拟中以及使用杯子、碗和瓶子作为对象的真实机械臂上测试了他们的模型。他们的方法在新方向的新对象的拾取和放置任务上的成功率为 85%,而最佳基线只能达到 45% 的成功率。成功意味着抓住一个新物体并将其放置在目标位置,就像将杯子挂在架子上一样。98kednc

许多基线使用 2D 图像信息而不是 3D 几何,这使得这些方法更难以整合等方差。这是 NDF 技术表现如此出色的原因之一。98kednc

虽然研究人员对其性能感到满意,但他们的方法仅适用于其训练的特定对象类别。被教导拿起杯子的机器人将无法拿起盒子或耳机,因为这些物体的几何特征与网络所训练的差异太大。98kednc

“在未来,将其扩展到多个类别或完全放弃类别的概念将是理想的,”Simeonov 说。98kednc

他们还计划使系统适应非刚性物体,从长远来看,使系统能够在目标区域发生变化时执行拾取和放置任务。98kednc

据悉,这项研究得到了美国国防高级研究计划局、新加坡国防科学技术局和国家科学基金会的支持。98kednc

参考链接:An easier way to teach robots new skills;Demi Xia编译98kednc

责编:Demi
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 数据显示,苹果M2 GPU性能比M1高50% Apple M2的第一个 CPU 和 GPU 基准测试已经发布,数据显示,M2芯片单核和多核跑分比M1芯片有所提升,而GPU方面M2芯片优势更加明显。
  • 蔚来的全栈自研ICC到底有啥不同? 日前,NIO Innovations 蔚来创新技术沙龙活动在线上推出国内首个全栈自研的智能底盘域控制器ICC,引发热议。有网友称没想到新势力造车企业竟然能掏出这么硬核的技术,并称谁说电车操控性能不如油车?但同时不乏发出质疑的网友,并直指蔚来吹牛。
  • MIT曝光Apple M1 芯片新硬件漏洞:可被无痕攻破 尽管苹果最近发布的 M1 芯片号称Apple 迄今为止功能最强大的芯片,并具有行业领先的能效,但最近,麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室(CSAIL)的科学家发布了一项研究称,他们发现了一种可以绕过 Apple M1 CPU 上的指针验证机制的新型硬件攻击……
  • 东京工业大学要在空中同时传输5G和电力 东京工业大学的研究人员创造了一种同时传输电力和 5G 信号的设备。这款 5G 网络信号收发器采用全无线供电,在大距离和角度下具有高功率转换效率。
  • 详解比亚迪“海豹”的黑科技dTCS,核心技术还得靠博世? 刚刚过去的粤港澳大湾区车展上,比亚迪展台当属人流量最高的展台之一,其展出的限量版千山翠“汉”,以及海洋系列旗舰车型“海豹”也是大家关注的焦点。相比去年试水八合一电驱总成的海豚,海豹上自然有更多黑科技的东西,比如dTCS和iTAC这两项技术。本文就先聊聊dTCS这项技术。
  • 高考数学为何能带手机入考场作弊?信号屏蔽器出了什么问 近日,高考数学全国乙卷“疑似出现泄题”相关话题立即一度冲上热搜第一,引发高度关注!这些年,监考手段也在飞速升级:民警全程押送高考试卷,考点指纹认证、人脸识别双保险,安装反作弊设备屏蔽信号等,在如此严密的反作弊手段下,唐某某的手机是怎样带进入考场的呢?考试场地未组装信号屏蔽器吗?手机信号屏蔽器为什么没有具有阻隔数据信号的功效?
  • 欧盟宣布2024年统一USB-C接口标准,或对苹果造成打击 据EDN电子技术设计了解,欧洲议会和理事会谈判人员日前同意了一项拟议的欧盟法律文本,该法律对在欧盟销售的智能手机、平板电脑和笔记本电脑实施标准充电器,这对苹果来说是一个打击。
  • 2022年面向物联网的热门无线网络——第二部分:非蜂窝方 虽然蜂窝技术(主要是4G和5G)可以满足大多数无线应用的连接需求,但考虑到成本、可用性、隐私和功耗等因素,许多组织都在寻找其他可能性。
  • 纸基半导体可用于更安全的一次性电子产品! 事实上,电子废物仍然是一个日益严重的问题,尤其是考虑到制造电子废物所需的大量稀有元素(如铂、金和钯)。
  • 国产航电系统迎来突破,100%全自主研制的HKM9000 GPU通 当前国产大飞机的其他部件都可以做到自主可控,只有在航电系统和动力系统方面,还显得不足,需要和国外的厂商进行合作。但是就在近日,国产航电系统也迎来了突破。据中国航空报报道,航空工业计算所翔腾微电子公司自主研发的HKM9000 图形处理器转入适航认证阶段。
  • 一文看完苹果WWDC 2022全球开发者大会 每年,Apple都会举办一场全球开发者大会 (WWDC), 尽管 WWDC 主要关注开发人员、软件和服务,但 Apple 有时会在活动中发布硬件。本次活动的主题是“码上就位”,除了 iOS/iPadOS 16 等各大系统和软件生态发布之外,苹果还推出装备 M2 芯片的 MacBook Air 等少量硬件产品。
  • 非抗辐射MOSFET能用于辐射环境吗? 最近遇到一家客户有点“不切实际”地执意要在辐射暴露的供电应用中,使用并非专为辐射环境而设计的功率MOSFET……
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了