We describe a task and motion planning architecture for highly dynamic systems that combines a domain-independent sampling-based deliberative planning algorithm with a global reactive planner. We leverage the recent development of a reactive, vector field planner that provides guarantees of reachability to large regions of the environment even in the face of unknown or unforeseen obstacles. The reachability guarantees can be formalized using contracts that allow a deliberative planner to reason purely in terms of those contracts and synthesize a plan by choosing a sequence of reactive behaviors and their target configurations, without evaluating specific motion plans between targets. This reduces both the search depth at which plans will be found, and the number of samples required to ensure a plan exists, while crucially preserving correctness guarantees. The result is reduced computational cost of synthesizing plans, and increased robustness of generated plans to actuator noise, model misspecification, or unknown obstacles. Simulation studies show that our hierarchical planning and execution architecture can solve complex navigation and rearrangement tasks, even when faced with narrow passageways or incomplete world information.


翻译:我们描述高度动态系统的任务和动作规划结构,这些任务和动作规划结构将一个基于领域独立的抽样审议规划算法与一个全球反应式规划师结合起来。我们利用最近开发的被动的矢量实地规划师,为即使面对未知或意外障碍也能到达大环境区域提供保证。可实现性保障可以正式化,使用的合同允许一个审议规划员纯粹根据这些合同来解释,并通过选择一个反应行为序列及其目标配置来综合一个计划,而不必对目标之间的具体动作计划进行评价。这既减少了发现计划所需的搜索深度,也减少了确保计划存在的样本数量,同时关键地保持正确性保障。其结果是降低了计划合成的计算成本,并增强了生成的计划的稳健性,以激活噪音、模型定型或未知障碍。模拟研究表明,我们的等级规划和执行结构可以解决复杂的导航和重新布局任务,即使面临狭窄的通道或不完整的世界信息。

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