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3D Diffusion Policy

  • 符号
    • T: 预测轨迹长度
  • eval_policy.py 调用 deploy_policy.py:eval(),其调用 RobotRunner.get_action()
  • RobotRunner.get_action() (robot_runner.py)
    • obs = self.get_n_steps_obs()
      • obs <- update_obs() 就是 append <- Base_task.get_obs()
        • [ai]
        • observation - 包含来自各种相机的观察数据
        • 相机数据包括 head_camera, left_camera, right_camera, front_camera
        • 每个相机可以包含以下数据(取决于 data_type 设置):
          • rgb - RGB图像数据
          • mesh_segmentation - 网格分割数据
          • actor_segmentation - 实体分割数据
          • depth - 深度图像数据
          • 相机内参和外参矩阵
        • pointcloud - 点云数据
        • 如果 data_type['pointcloud'] 为 True,则包含点云数据
        • 可以选择是否合并多个相机的点云数据
        • joint_action - 机器人关节状态
        • 如果 data_type['qpos'] 为 True,包含机器人关节角度
        • 双臂模式下,包含左臂和右臂的关节角度
        • 单臂模式下,仅包含右臂的关节角度
        • endpose - 机器人末端执行器姿态
        • 如果 data_type['endpose'] 为 True,包含末端执行器的位置和姿态
        • 双臂模式下,包含左右两个末端执行器的信息(位置x,y,z,欧拉角roll,pitch,yaw,以及夹爪状态)
        • 单臂模式下,仅包含右臂末端执行器信息
        • vision_tactile - 视觉触觉传感器数据(当 TACTILE_ON 为 True 时)
        • 如果 data_type['vision_tactile'] 为 True,包含触觉传感器的RGB图像数据
      • 随后拿出两个数据并重命名: pointcloud -> point_cloud, joint_action -> agent_pos
      • 得到 obs: Dict
        • each_key => 将最近 n 个观测的 key 在第 0 维度拼接. 形状为 (n_steps, ) + shape_of_the_value
          • n_steps 在参数 yaml 里为 n_obs_steps = 3
      • 在前面 unsqueeze 一个长度为 1 的维度后送进 DP3.predict_action() [意义不明]
  • class DP3:
    • predict_action() (dp3.py)
      • Input (obs_dict):
        • 'point_cloud': (1, 3, 1024, 6)
        • 'agent_pos': (3, 14) 就是关节角度
      • 过程:
        • normalize
        • if global_cond:
          • point_cloud & agent_pos 都送入 DP3Encoder,得到 (3, 192),压扁成 (1, 576)
          • mask 就是全部 mask 掉, 所有动作都需要通过扩散模型生成
        • else:
          • mask 观察特征保持可见
        • 送入 self.condition_sapmle()
        • return. 实测表明一次预测 6 步且会把这 6 步执行完,再预测下 6 步.
    • condition_sample():
      • ps:
        • 出的 traj shape 是 (B, T, action_dim) = (1, 8, 14)
      • 每个去噪步 model(sample=trajectory, timestep=t, local_cond=local_cond(必为 None), global_cond=global_cond)
      • model is ConditionalUnet1D.forward(): python ... timestep (形状 (B, ) or int) encoding (SinusoidalPosEmb, Linear, Mish, Linear) 如 global_cond,则 `global_feature = cat([timestep_embed, global_cond], axis=-1) x = sample (即 trajactory) ... for idx, (resnet, resnet2, downsample) in enumerate(self.down_modules): if self.use_down_condition: x = resnet(x, global_feature) if idx == 0 and len(h_local) > 0: x = x + h_local[0] x = resnet2(x, global_feature) else: x = resnet(x) if idx == 0 and len(h_local) > 0: x = x + h_local[0] x = resnet2(x) h.append(x) x = downsample(x) ... 后面有一个 mid_module (ConditionalResidualBlock1D) ... 后面面 Upsample 一毛一样 x = self.final_conv(x) return x
        • 其中 resnet, resnet2, downsample: python ConditionalResidualBlock1D( dim_in, dim_out, cond_dim=cond_dim, kernel_size=kernel_size, n_groups=n_groups, condition_type=condition_type), ConditionalResidualBlock1D( dim_out, dim_out, cond_dim=cond_dim, kernel_size=kernel_size, n_groups=n_groups, condition_type=condition_type), Downsample1d(dim_out) if not is_last else nn.Identity()
        • 其中 ConditionalResidualBlock1D.forward():
          • out = Conv1dBlock() (x)
          • if cross_attention_add
            • embed = CrossAttention() (x)
            • out = out + embed (是 tensor 值加)
          • out = another Conv1dBlock() (x)
          • out = out + self.residual_conv(x)
          • return out

Inner

  • DP3Encoder
    • 输入
      • 'point_cloud' => B x N x 3的 点云 (B: batch) = (3, 1024, 3) 送入:
    • class PointNetEncoderXYZ
      • MLP: [Linear + LayerNorm + ReLU] x 3
        • channels: 3 => 64 => 128 => 256 => max => Linear + LayerNorm (128)
      • forward():
        • (B, N, 3) = (3, 1024, 3)
        • mlp => (3, 1024, 256)
        • max => (3, 256)
        • Linear + LayerNorm => (3, 128)
    • self.state_mlp: 简单的 MLP (Linear + ReLU). state_mlp_size = (64, 64).
    • 最后 cat 成 (3, 192)

Outer