Over the last years, significant advances have been made in robotic manipulation, but still, the handling of non-rigid objects, such as cloth garments, is an open problem. Physical interaction with non-rigid objects is uncertain and complex to model. Thus, extracting useful information from sample data can considerably improve modeling performance. However, the training of such models is a challenging task due to the high-dimensionality of the state representation. In this paper, we propose Controlled Gaussian Process Dynamical Model (CGPDM) for learning high-dimensional, nonlinear dynamics by embedding it in a low-dimensional manifold. A CGPDM is constituted by a low-dimensional latent space with an associated dynamics where external control variables can act and a mapping to the observation space. The parameters of both maps are marginalized out by considering Gaussian Process (GP) priors. Hence, a CGPDM projects a high-dimensional state space into a smaller dimension latent space in which is feasible to learn the system dynamics from training data. The modeling capacity of CGPDM has been tested in both a simulated and a real scenario, where it proved to be capable of generalizing over a wide range of movements and confidently predicting the cloth motions obtained by previously unseen sequences of control actions.


翻译:过去几年来,机器人操作取得了显著进步,但是,处理布衣等非硬性物体的工作仍是一个公开的问题。与非硬性物体的物理互动是不确定和复杂的,因此,从抽样数据中提取有用的信息可以大大改进模型性能。然而,由于国家代表的高度多维性,这类模型的培训是一项具有挑战性的任务。在本文件中,我们提议控制高斯进程动态模型(CGPDM)用于学习高维和非线性动态,将其嵌入低维多元体。CGPDM是由低维潜层空间构成的,其相关动态是外部控制变量能够发挥作用和绘制观测空间的地图。这两种地图的参数都由于考虑Gausian进程(GP)之前的特征而处于边际之外。因此,CGPDM项目将高维状态空间投入一个小维度潜藏层空间,从培训数据中学习系统动态是可行的。CGPDM的建模能力在模拟和真实的情景中都经过测试,在模拟和真实的情景中,它已证明能够对以往的动态进行可靠的总体控制。

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