Motion planning is a fundamental problem in robotics and machine perception. Sampling-based planners find accurate solutions by exhaustively exploring the space, but are inefficient and tend to produce jerky motions. Optimization and learning-based planners are more efficient and produce smooth trajectories. However, a significant hurdle that these approaches face is constructing a differentiable cost function that simultaneously minimizes path length and avoids collisions. These two objectives are conflicting by nature -- path length is continuous and well-behaved, but collisions are discrete non-differentiable events. Reconciling these terms has been a significant challenge in optimization-based motion planning. The main contribution of this paper is a novel cost function that guarantees collision-free shortest paths are found at its minimum. We show that our approach works seamlessly with RGBD input and predicts high-quality paths in 2D, 3D, and 6 DoF robotic manipulator settings. Our method also reduces training and inference time compared to existing approaches, in some cases by orders of magnitude.


翻译:以抽样为基础的规划者通过彻底探索空间找到准确的解决方案,但效率低下,而且往往产生自动。优化和学习规划者效率更高,并产生顺畅的轨迹。然而,这些方法所面临的一个重大障碍是构建一个可区分的成本功能,同时将路径长度减少到最低,避免碰撞。这两个目标因自然性质而相互冲突 -- -- 路径长度是连续的和良好的,但碰撞是互不关联的事件。在优化的动作规划中,调和这些术语是一个重大挑战。本文的主要贡献是一个新的成本功能,保证最低限度找到无碰撞的最短路径。我们表明,我们的方法与RGBD输入无缝合,预测2D、3D和6 DoF机器人操纵环境的高质量路径。我们的方法还减少了培训和推断时间,与现有方法相比,在某些情况下按数量顺序进行。

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