Sampling-based methods are widely adopted solutions for robot motion planning. The methods are straightforward to implement, effective in practice for many robotic systems. It is often possible to prove that they have desirable properties, such as probabilistic completeness and asymptotic optimality. Nevertheless, they still face challenges as the complexity of the underlying planning problem increases, especially under tight computation time constraints, which impact the quality of returned solutions or given inaccurate models. This has motivated machine learning to improve the computational efficiency and applicability of Sampling-Based Motion Planners (SBMPs). This survey reviews such integrative efforts and aims to provide a classification of the alternative directions that have been explored in the literature. It first discusses how learning has been used to enhance key components of SBMPs, such as node sampling, collision detection, distance or nearest neighbor computation, local planning, and termination conditions. Then, it highlights planners that use learning to adaptively select between different implementations of such primitives in response to the underlying problem's features. It also covers emerging methods, which build complete machine learning pipelines that reflect the traditional structure of SBMPs. It also discusses how machine learning has been used to provide data-driven models of robots, which can then be used by a SBMP. Finally, it provides a comparative discussion of the advantages and disadvantages of the approaches covered, and insights on possible future directions of research. An online version of this survey can be found at: https://prx-kinodynamic.github.io/


翻译:以抽样为基础的方法被广泛采用,是机器人运动规划的广泛解决办法。这些方法直截了当,可以实施,对许多机器人系统有效,往往可以证明它们具有理想的特性,例如概率完整性和无症状最佳性;然而,由于基本规划问题的复杂性,特别是在紧凑的计算时间限制下,影响到返回解决方案的质量或不准确模型,它们仍然面临挑战。这促使机器学习,以提高基于抽样的机动规划师(SBMPs)的计算效率和适用性。这项调查审查了这种综合努力,目的是提供文献中探讨的替代方向的分类。它首先讨论了如何利用学习来加强SBMPs的关键组成部分,例如节点取样、碰撞探测、距离或近邻计算、当地规划和终止条件等。然后,它着重说明如何利用学习在应对根本问题的深度特征时,在使用这种原始数据的不同实施之间作出适应性选择。它还包括正在形成完整的机器学习管道的方法,以反映SBMPs的传统结构,它首先讨论了如何在SBMPs进行在线研究时,最后也讨论了机器学习了它的潜在优势。它是如何被使用的。它用来用来进行在线研究的。它的一种可被覆盖的。它的。

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