Robotic systems may frequently come across similar manipulation planning problems that result in similar motion plans. Instead of planning each problem from scratch, it is preferable to leverage previously computed motion plans, i.e., experiences, to ease the planning. Different approaches have been proposed to exploit prior information on novel task instances. These methods, however, rely on a vast repertoire of experiences and fail when none relates closely to the current problem. Thus, an open challenge is the ability to generalise prior experiences to task instances that do not necessarily resemble the prior. This work tackles the above challenge with the proposition that experiences are "decomposable" and "malleable", i.e., parts of an experience are suitable to relevantly explore the connectivity of the robot-task space even in non-experienced regions. Two new planners result from this insight: experience-driven random trees (ERT) and its bi-directional version ERTConnect. These planners adopt a tree sampling-based strategy that incrementally extracts and modulates parts of a single path experience to compose a valid motion plan. We demonstrate our method on task instances that significantly differ from the prior experiences, and compare with related state-of-the-art experience-based planners. While their repairing strategies fail to generalise priors of tens of experiences, our planner, with a single experience, significantly outperforms them in both success rate and planning time. Our planners are implemented and freely available in the Open Motion Planning Library.


翻译:机械机器人系统可能经常遇到类似的操纵规划问题,导致类似的运动计划。与其从零开始规划每个问题,不如利用以往计算出来的运动计划,即经验,来方便规划。提出了不同的方法,以利用新任务实例的先前信息。然而,这些方法依赖大量的经验,当与当前问题没有密切关联时则失败。因此,一个公开的挑战是能否将先前的经验归纳为不一定与以往相似的任务实例。这项工作处理上述挑战,其理由是经验是“可变的”和“可变的”的,即经验的一部分适合相关探讨机器人-任务空间的连通性,甚至在没有经验的区域也是如此。有两个新的规划者来自这一洞察力:经验驱动的随机树(ERT)及其双向版本的ERTConnect。这些规划者采用了一种基于树采样的战略,逐步抽取和调整一个单一路径经验的一部分,以构建一个有效的运动计划。我们展示了我们的任务规划过程的方法,即自由规划过程与以往规划过程有很大差异,同时对比了我们以往规划过程的单一规划过程,与以往规划过程有明显不同。

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