Robots deployed in the real world over extended periods of time need to reason about unexpected failures, learn to predict them, and to proactively take actions to avoid future failures. Existing approaches for competence-aware planning are either model-based, requiring explicit enumeration of known failure modes, or purely statistical, using state- and location-specific failure statistics to infer competence. We instead propose a structured model-free approach to competence-aware planning by reasoning about plan execution failures due to errors in perception, without requiring a-priori enumeration of failure modes or requiring location-specific failure statistics. We introduce competence-aware path planning via introspective perception (CPIP), a Bayesian framework to iteratively learn and exploit task-level competence in novel deployment environments. CPIP factorizes the competence-aware planning problem into two components. First, perception errors are learned in a model-free and location-agnostic setting via introspective perception prior to deployment in novel environments. Second, during actual deployments, the prediction of task-level failures is learned in a context-aware setting. Experiments in a simulation show that the proposed CPIP approach outperforms the frequentist baseline in multiple mobile robot tasks, and is further validated via real robot experiments in an environment with perceptually challenging obstacles and terrain.


翻译:在现实世界中长期部署的机器人需要解释出乎意料的失败,学会预测这些失败,并主动采取行动避免未来的失败。现有的能力意识规划方法要么基于模型,要求明确列举已知的失败模式,要么纯粹统计,使用州和特定地点的失败统计推断能力。我们建议对能力意识规划采取结构化的无示范方法,其方法是根据认知错误推理计划执行失败,而无需优先列举失败模式,或要求具体地点的失败统计。我们通过反省感知(CPIP)引入能力觉悟路径规划,即贝耶斯框架,以便在新的部署环境中反复学习和利用任务级别的能力。CPIP将能力认知能力规划问题分为两个部分。首先,在新环境中部署之前,通过不具有内在感知感知的模型和地点认知来学习认知能力规划失败。第二,在实际部署期间,在环境认知环境中,我们学习了任务层次失败的预测。模拟实验显示,在新部署环境中,拟议具有挑战性的机器人定位的机器人测试方法,在多层次环境中,一个具有挑战性的机器人式模型式模型式的模型,在不断的地形环境中,进一步验证。

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