In this paper, we propose an approach to learn stable dynamical systems evolving on Riemannian manifolds. The approach leverages a data-efficient procedure to learn a diffeomorphic transformation that maps simple stable dynamical systems onto complex robotic skills. By exploiting mathematical tools from differential geometry, the method ensures that the learned skills fulfill the geometric constraints imposed by the underlying manifolds, such as unit quaternion (UQ) for orientation and SPD for stiffness matrices, while preserving the convergence to a given target. The proposed approach is firstly tested in simulation on a public benchmark, obtained by projecting Cartesian data into UQ and SPD manifolds, and compared with existing approaches. Apart from evaluating the approach on a public benchmark, several experiments were performed on a real robot performing bottle stacking in different conditions and a drilling task in cooperation with a human operator. The evaluation shows promising results in terms of learning accuracy and task adaptation capabilities.


翻译:在本文中,我们提出了一个方法来学习在里曼尼方块上演进的稳定的动态系统。该方法利用数据效率程序来学习一种能绘制简单稳定的动态系统图解的二变形变异,将简单的稳定动态系统绘制成复杂的机器人技能。该方法通过利用不同几何的数学工具,确保所学到的技能能够满足基本方块的几何限制,例如用于定向的单位四角形(UQ)和用于坚硬矩阵的SPD,同时保持与特定目标的趋同。该方法首先在将卡泰斯数据投射到UQ和SPD方块并与现有方法进行比较后,在对公共基准进行模拟时进行了测试。除了对公共基准方法进行评估外,还在一个真正的机器人上进行了一些实验,该机器人在不同的条件下堆叠瓶子,并与人类操作者合作进行钻井任务。该评价在学习准确性和任务适应能力方面显示出有希望的结果。

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