Sampling-based motion planners such as RRT* and BIT*, when applied to kinodynamic motion planning, rely on steering functions to generate time-optimal solutions connecting sampled states. Implementing exact steering functions requires either analytical solutions to the time-optimal control problem, or nonlinear programming (NLP) solvers to solve the boundary value problem given the system's kinodynamic equations. Unfortunately, analytical solutions are unavailable for many real-world domains, and NLP solvers are prohibitively computationally expensive, hence fast and optimal kinodynamic motion planning remains an open problem. We provide a solution to this problem by introducing State Supervised Steering Function (S3F), a novel approach to learn time-optimal steering functions. S3F is able to produce near-optimal solutions to the steering function orders of magnitude faster than its NLP counterpart. Experiments conducted on three challenging robot domains show that RRT* using S3F significantly outperforms state-of-the-art planning approaches on both solution cost and runtime. We further provide a proof of probabilistic completeness of RRT* modified to use S3F.


翻译:在对流动动力运动进行规划时,RRT* 和BIT* 等以抽样为基础的运动规划者在应用到流动动力运动规划时,依靠指导功能来产生连接抽样国家的时间最佳解决方案。执行精确的指导功能需要分析解决时间最佳控制问题的办法,或者需要非线性程序(NLP)解答器,以便根据系统的动态动力等方程式解决边界值问题。不幸的是,许多现实世界域没有分析解决方案,而NLP解答器在计算上过于昂贵,因此快速和最佳的动态动力运动规划仍是一个未解决的问题。我们通过引入国家监督指导功能(S3F)为这一问题提供了解决办法,这是学习时间最佳指导功能的一种新颖办法。S3F能够产生比NLP对等式速度快的接近最佳的解决方案,用于规模的引导函数。在三个具有挑战性的机器人域上进行的实验表明,使用S3F的RRT* 明显超出了在解决方案成本和运行时的状态规划方法。我们进一步证明已修改的RRT* 用于SF3 。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
最新《自监督表示学习》报告,70页ppt
专知会员服务
85+阅读 · 2020年12月22日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
【斯坦福大学Chelsea Finn-NeurIPS 2019】贝叶斯元学习
专知会员服务
37+阅读 · 2019年12月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
171+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
100+阅读 · 2019年10月9日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年8月3日
Arxiv
0+阅读 · 2022年8月3日
VIP会员
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
最新《自监督表示学习》报告,70页ppt
专知会员服务
85+阅读 · 2020年12月22日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
【斯坦福大学Chelsea Finn-NeurIPS 2019】贝叶斯元学习
专知会员服务
37+阅读 · 2019年12月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
171+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
100+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员