Modelling robot dynamics accurately is essential for control, motion optimisation and safe human-robot collaboration. Given the complexity of modern robotic systems, dynamics modelling remains non-trivial, mostly in the presence of compliant actuators, mechanical inaccuracies, friction and sensor noise. Recent efforts have focused on utilising data-driven methods such as Gaussian processes and neural networks to overcome these challenges, as they are capable of capturing these dynamics without requiring extensive knowledge beforehand. While Gaussian processes have shown to be an effective method for learning robotic dynamics with the ability to also represent the uncertainty in the learned model through its variance, they come at a cost of cubic time complexity rather than linear, as is the case for deep neural networks. In this work, we leverage the use of deep kernel models, which combine the computational efficiency of deep learning with the non-parametric flexibility of kernel methods (Gaussian processes), with the overarching goal of realising an accurate probabilistic framework for uncertainty quantification. Through using the predicted variance, we adapt the feedback gains as more accurate models are learned, leading to low-gain control without compromising tracking accuracy. Using simulated and real data recorded from a seven degree-of-freedom robotic manipulator, we illustrate how using stochastic variational inference with deep kernel models increases compliance in the computed torque controller, and retains tracking accuracy. We empirically show how our model outperforms current state-of-the-art methods with prediction uncertainty for online inverse dynamics model learning, and solidify its adaptation and generalisation capabilities across different setups.


翻译:鉴于现代机器人系统的复杂性,动态建模仍然是非三角的,其成本是立方时间复杂性,而不是线性,深神经网络的情况就是如此。在这项工作中,我们利用深内核模型,将深度学习的计算效率和内核方法(伽西兰进程)的非参数灵活性结合起来,同时将模型目标与准确的准确的准确性稳定度框架转化为在线不确定性的量化。通过使用预测的差异,我们将反馈成果作为更准确的当前模型加以调整,同时采用更准确的当前跟踪,在不使用精确度的情况下,采用不精确程度的模拟,并采用不精确程度的模拟,从而显示其准确度。

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