Sampling-based motion planners (SBMPs) are widely used to compute dynamically feasible robot paths. However, their reliance on uniform sampling often leads to poor efficiency and slow planning in complex environments. We introduce a novel non-uniform sampling strategy that integrates into existing SBMPs by biasing sampling toward `certified' regions. These regions are constructed by (i) generating an initial, possibly infeasible, path using any heuristic path predictor (e.g., A* or vision-language models) and (ii) applying conformal prediction to quantify the predictor's uncertainty. This process yields prediction sets around the initial-guess path that are guaranteed, with user-specified probability, to contain the optimal solution. To our knowledge, this is the first non-uniform sampling approach for SBMPs that provides such probabilistically correct guarantees on the sampling regions. Extensive evaluations demonstrate that our method consistently finds feasible paths faster and generalizes better to unseen environments than existing baselines.


翻译:基于采样的运动规划器(SBMPs)被广泛用于计算机器人的动态可行路径。然而,其对均匀采样的依赖往往导致在复杂环境中效率低下且规划缓慢。我们提出了一种新颖的非均匀采样策略,通过将采样偏向于‘认证’区域,将其集成到现有的SBMPs中。这些区域的构建通过以下步骤实现:(i) 使用任意启发式路径预测器(例如A*或视觉语言模型)生成一条初始的、可能不可行的路径,以及(ii) 应用保形预测来量化预测器的不确定性。该过程生成围绕初始猜测路径的预测集,这些预测集在用户指定的概率下保证包含最优解。据我们所知,这是首个为SBMPs提供此类概率正确采样区域保证的非均匀采样方法。大量评估表明,与现有基线相比,我们的方法能更快地找到可行路径,并在未见环境中表现出更好的泛化能力。

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