論文の概要: Fully neuromorphic vision and control for autonomous drone flight
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.08778v1
- Date: Wed, 15 Mar 2023 17:19:45 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2023-03-16 12:54:36.363259
- Title: Fully neuromorphic vision and control for autonomous drone flight
- Title（参考訳）: 自律飛行のための完全なニューロモルフィックビジョンと制御
- Authors: Federico Paredes-Vall\'es, Jesse Hagenaars, Julien Dupeyroux, Stein
Stroobants, Yingfu Xu, Guido de Croon
- Abstract要約: イベントベースのビジョンとスパイクニューラルネットワークは、同様の特徴を示すことを約束する。
本稿では,ドローン飛行を制御するための完全学習型ニューロモルフィックパイプラインを提案する。
結果は,1回の飛行でより小さなネットワークを実現するためのニューロモルフィックセンシングと処理の可能性を示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.358212984063069
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Biological sensing and processing is asynchronous and sparse, leading to
low-latency and energy-efficient perception and action. In robotics,
neuromorphic hardware for event-based vision and spiking neural networks
promises to exhibit similar characteristics. However, robotic implementations
have been limited to basic tasks with low-dimensional sensory inputs and motor
actions due to the restricted network size in current embedded neuromorphic
processors and the difficulties of training spiking neural networks. Here, we
present the first fully neuromorphic vision-to-control pipeline for controlling
a freely flying drone. Specifically, we train a spiking neural network that
accepts high-dimensional raw event-based camera data and outputs low-level
control actions for performing autonomous vision-based flight. The vision part
of the network, consisting of five layers and 28.8k neurons, maps incoming raw
events to ego-motion estimates and is trained with self-supervised learning on
real event data. The control part consists of a single decoding layer and is
learned with an evolutionary algorithm in a drone simulator. Robotic
experiments show a successful sim-to-real transfer of the fully learned
neuromorphic pipeline. The drone can accurately follow different ego-motion
setpoints, allowing for hovering, landing, and maneuvering
sideways$\unicode{x2014}$even while yawing at the same time. The neuromorphic
pipeline runs on board on Intel's Loihi neuromorphic processor with an
execution frequency of 200 Hz, spending only 27 $\unicode{x00b5}$J per
inference. These results illustrate the potential of neuromorphic sensing and
processing for enabling smaller, more intelligent robots.
- Abstract（参考訳）: 生物学的センシングと処理は非同期でスパースであり、低遅延でエネルギー効率の良い知覚と行動をもたらす。
ロボット工学において、イベントベースのビジョンとスパイキングニューラルネットワークのためのニューロモルフィックハードウェアは、同様の特性を示すことを約束する。
しかし、ロボットの実装は、現在の組み込みニューロモルフィックプロセッサのネットワークサイズとスパイクニューラルネットワークのトレーニングの困難のために、低次元の感覚入力と運動動作を持つ基本的なタスクに限定されている。
ここでは、自律飛行ドローンを制御するための、初めて完全にニューロモルフィックな視覚制御パイプラインを示す。
具体的には、高次元の生のイベントベースカメラデータを受け入れ、自律的な視覚ベースの飛行を行うための低レベル制御アクションを出力するスパイクニューラルネットワークを訓練する。
ネットワークの視覚部分は5つの層と28.8kニューロンで構成され、生のイベントをエゴモーションの推定にマッピングし、実際のイベントデータに基づく自己教師型学習で訓練される。
制御部は、1つの復号層で構成され、ドローンシミュレータで進化的アルゴリズムで学習される。
ロボット実験は、完全に学習されたニューロモルフィックパイプラインのシミュレートから現実への移行に成功したことを示す。
ドローンは、異なるエゴモーションのセットポイントを正確に追跡でき、ホバリング、着陸、横方向の操作が可能で、同時にヨーイングしながらも$\unicode{x2014}$evenで操作できる。
ニューロモルフィックパイプラインはIntelのLoihiニューロモルフィックプロセッサ上で動作し、実行周波数は200Hzであり、推論あたり27$\unicode{x00b5}$Jしか使用していない。
これらの結果は、より小型でインテリジェントなロボットを実現するためのニューロモルフィックセンシングと処理の可能性を示している。
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