Optimizing energy consumption for robot navigation in fields requires energy-cost maps. However, obtaining such a map is still challenging, especially for large, uneven terrains. Physics-based energy models work for uniform, flat surfaces but do not generalize well to these terrains. Furthermore, slopes make the energy consumption at every location directional and add to the complexity of data collection and energy prediction. In this paper, we address these challenges in a data-driven manner. We consider a function which takes terrain geometry and robot motion direction as input and outputs expected energy consumption. The function is represented as a ResNet-based neural network whose parameters are learned from field-collected data. The prediction accuracy of our method is within 12% of the ground truth in our test environments that are unseen during training. We compare our method to a baseline method in the literature: a method using a basic physics-based model. We demonstrate that our method significantly outperforms it by more than 10% measured by the prediction error. More importantly, our method generalizes better when applied to test data from new environments with various slope angles and navigation directions.


翻译:优化机械人田间导航的能源消耗需要能源成本地图。 然而,获取这样的地图仍具有挑战性, 特别是对于大而不均的地形而言。 基于物理的能源模型对制服、 平坦的表面有效, 但不能与这些地形相容。 此外, 斜坡使每个地点的能源消耗方向都具有方向性, 并增加了数据收集和能源预测的复杂性。 在本文中, 我们以数据驱动的方式应对这些挑战。 我们认为, 以地形几何和机器人运动方向作为输入和输出预期能源消耗的功能。 功能代表着以ResNet为基础的神经网络, 其参数来自实地收集的数据。 我们方法的预测精确度在培训期间看不见的测试环境中的地面真情的12%之内。 我们比较了我们的方法与文献中的基线方法: 一种使用基本物理模型的方法。 我们证明, 我们的方法大大超出由预测错误测量的10%以上。 更重要的是, 我们的方法在应用以不同斜角和导航方向测试新环境的数据时, 更加概括。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
59+阅读 · 2020年3月19日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年2月11日
Arxiv
0+阅读 · 2023年2月10日
Arxiv
13+阅读 · 2021年3月29日
Learning in the Frequency Domain
Arxiv
11+阅读 · 2020年3月12日
Meta-Learning to Cluster
Arxiv
17+阅读 · 2019年10月30日
VIP会员
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员