Imitation learning techniques have been used as a way to transfer skills to robots. Among them, dynamic movement primitives (DMPs) have been widely exploited as an effective and an efficient technique to learn and reproduce complex discrete and periodic skills. While DMPs have been properly formulated for learning point-to-point movements for both translation and orientation, periodic ones are missing a formulation to learn the orientation. To address this gap, we propose a novel DMP formulation that enables encoding of periodic orientation trajectories. Within this formulation we develop two approaches: Riemannian metric-based projection approach and unit quaternion based periodic DMP. Both formulations exploit unit quaternions to represent the orientation. However, the first exploits the properties of Riemannian manifolds to work in the tangent space of the unit sphere. The second encodes directly the unit quaternion trajectory while guaranteeing the unitary norm of the generated quaternions. We validated the technical aspects of the proposed methods in simulation. Then we performed experiments on a real robot to execute daily tasks that involve periodic orientation changes (i.e., surface polishing/wiping and liquid mixing by shaking).


翻译:模拟学习技术被广泛用作向机器人传授技能的一种方法,其中,动态运动原始技术(DMPs)被广泛用作学习和复制复杂离散和定期技能的有效和高效技术;虽然为学习翻译和定向的点到点运动而适当设计了DMPs,但周期性技术却缺少一种用于学习方向的配方;为弥补这一差距,我们提议了一种新的DMP配方,以便能够将定期定向轨迹编码。在这一配方中,我们制定了两种方法:Riemannian 标准化投影法和基于周期DMP的单元顶部。两种配方都利用单元顶部来代表方向。然而,第一种是利用Riemannian 元件的特性在单位域的正切空间工作。第二套编码了单元顶部轨道的直接编码,同时保证了生成的顶部的单一规范。我们验证了模拟方法的技术方面。我们随后对一个真正的机器人进行了实验,以便执行涉及周期定向变化(即表面磨磨/擦和通过摇动进行液体混合)的日常任务。

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