Motion planning is still an open problem for many disciplines, e.g., robotics, autonomous driving, due to their need for high computational resources that hinder real-time, efficient decision-making. A class of methods striving to provide smooth solutions is gradient-based trajectory optimization. However, those methods usually suffer from bad local minima, while for many settings, they may be inapplicable due to the absence of easy-to-access gradients of the optimization objectives. In response to these issues, we introduce Motion Planning via Optimal Transport (MPOT) -- a \textit{gradient-free} method that optimizes a batch of smooth trajectories over highly nonlinear costs, even for high-dimensional tasks, while imposing smoothness through a Gaussian Process dynamics prior via the planning-as-inference perspective. To facilitate batch trajectory optimization, we introduce an original zero-order and highly-parallelizable update rule -- -the Sinkhorn Step, which uses the regular polytope family for its search directions. Each regular polytope, centered on trajectory waypoints, serves as a local cost-probing neighborhood, acting as a \textit{trust region} where the Sinkhorn Step ``transports'' local waypoints toward low-cost regions. We theoretically show that Sinkhorn Step guides the optimizing parameters toward local minima regions of non-convex objective functions. We then show the efficiency of MPOT in a range of problems from low-dimensional point-mass navigation to high-dimensional whole-body robot motion planning, evincing its superiority compared to popular motion planners, paving the way for new applications of optimal transport in motion planning.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
28+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
59+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
11+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
10+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
37+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月17日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月16日
A Unifying Tensor View for Lightweight CNNs
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月15日
Arxiv
24+阅读 · 2021年6月25日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
Arxiv
11+阅读 · 2018年5月21日
Arxiv
22+阅读 · 2018年2月14日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
11+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月17日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月16日
A Unifying Tensor View for Lightweight CNNs
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月15日
Arxiv
24+阅读 · 2021年6月25日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
Arxiv
11+阅读 · 2018年5月21日
Arxiv
22+阅读 · 2018年2月14日
相关基金
国家自然科学基金
10+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
37+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员