Quickly and reliably finding accurate inverse kinematics (IK) solutions remains a challenging problem for robotic manipulation. Existing numerical solvers are broadly applicable, but rely on local search techniques to manage highly nonconvex objective functions. Recently, learning-based approaches have shown promise as a means to generate fast and accurate IK results; learned solvers can easily be integrated with other learning algorithms in end-to-end systems. However, learning-based methods have an Achilles' heel: each robot of interest requires a specialized model which must be trained from scratch. To address this key shortcoming, we investigate a novel distance-geometric robot representation coupled with a graph structure that allows us to leverage the flexibility of graph neural networks (GNNs). We use this approach to train the first learned generative graphical inverse kinematics (GGIK) solver that is, crucially, "robot-agnostic"-a single model is able to provide IK solutions for a variety of different robots. Additionally, the generative nature of GGIK allows the solver to produce a large number of diverse solutions in parallel with minimal additional computation time, making it appropriate for applications such as sampling-based motion planning. Finally, GGIK can complement local IK solvers by providing reliable initializations. These advantages, as well as the ability to use task-relevant priors and to continuously improve with new data, suggest that GGIK has the potential to be a key component of flexible, learning-based robotic manipulation systems.


翻译:快速和可靠地找到准确反动心机( IK) 解决方案仍然是机器人操纵的一个棘手问题。 现有的数字解答器是广泛适用的, 但依靠本地搜索技术管理高度非康维克斯目标功能。 最近, 学习型方法显示有希望作为生成快速和准确的 IK 结果的手段; 学习型解答器很容易与其他学习算法结合到端到端系统中。 但是, 学习型方法有一个“ 奇列” 的脚跟: 每个感兴趣的机器人都需要一个专门模型, 并且必须从零开始训练。 为了解决这一关键缺陷, 我们调查一个新的远程地理机器人代表器, 以及一个图表结构, 使我们能够利用图形神经网络( GNNS) 的灵活性。 我们使用这个方法来培训第一个学习过的反运动型基因化图形( GGIK) 解答器, 关键是“ robot- nonstictal” - 单一模型能够为各种基于本地的机器人提供智能解决方案。 此外, GGIK 的基因化性质使解析器能够产生大量可靠的模型能力, 最后通过平行的模型来进行精确的校正化,,, 提供更精确的校正化, 的模型, 的模型可以提供更精确的校正的校正的模型, 。

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