Deep learning has had remarkable success in robotic perception, but its data-centric nature suffers when it comes to generalizing to ever-changing environments. By contrast, physics-based optimization generalizes better, but it does not perform as well in complicated tasks due to the lack of high-level semantic information and the reliance on manual parametric tuning. To take advantage of these two complementary worlds, we present PyPose: a robotics-oriented, PyTorch-based library that combines deep perceptual models with physics-based optimization techniques. Our design goal for PyPose is to make it user-friendly, efficient, and interpretable with a tidy and well-organized architecture. Using an imperative style interface, it can be easily integrated into real-world robotic applications. Besides, it supports parallel computing of any order gradients of Lie groups and Lie algebras and $2^{\text{nd}}$-order optimizers, such as trust region methods. Experiments show that PyPose achieves 3-20$\times$ speedup in computation compared to state-of-the-art libraries. To boost future research, we provide concrete examples across several fields of robotics, including SLAM, inertial navigation, planning, and control.


翻译:深层次的学习在机器人感知方面取得了显著的成功,但当它向不断变化的环境推广时,它以数据为中心的性质就受到了影响。相反,物理学优化的优化则比较一般化,但由于缺乏高层语义信息和对人工参数调整的依赖,它并没有在复杂的任务中起到同样的作用。为了利用这两个互补的世界,我们介绍了PyPose:一个以机器人为导向的、以PyTorch为基础的图书馆,该图书馆将深层感知模型与物理优化技术结合起来。我们为PyPose设计的设计目标是使其使用方便、高效和可以使用一个整洁、组织完善的结构来解释。利用一种必备的风格界面,它可以很容易地融入到现实世界的机器人应用中。此外,它支持平行计算任何Lie组和Lie algebras的顺序梯度和2 ⁇ text{nd{d_$-ord 优化器,例如信任区域方法。实验显示,PyPose在计算中比状态图书馆更快地达到3-20\\时间。我们提供了一些具体的模型,我们提供了多个领域,包括空间导航、具体的例子。

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