Contingency planning, wherein an agent generates a set of possible plans conditioned on the outcome of an uncertain event, is an increasingly popular way for robots to act under uncertainty. In this work, we take a game-theoretic perspective on contingency planning which is tailored to multi-agent scenarios in which a robot's actions impact the decisions of other agents and vice versa. The resulting contingency game allows the robot to efficiently coordinate with other agents by generating strategic motion plans conditioned on multiple possible intents for other actors in the scene. Contingency games are parameterized via a scalar variable which represents a future time at which intent uncertainty will be resolved. Varying this parameter enables a designer to easily adjust how conservatively the robot behaves in the game. Interestingly, we also find that existing variants of game-theoretic planning under uncertainty are readily obtained as special cases of contingency games. Lastly, we offer an efficient method for solving N-player contingency games with nonlinear dynamics and non-convex costs and constraints. Through a series of simulated autonomous driving scenarios, we demonstrate that plans generated via contingency games provide quantitative performance gains over game-theoretic motion plans that do not account for future uncertainty reduction.


翻译:应变规划是机器人在不确定性环境中进行动作的一种日益流行的方式。本文从博弈论的角度来看待应变规划,这种规划方法针对的是多智能体场景,即机器人的动作会影响到其他智能体的决策,反之亦然。由此得出的应变游戏可以让机器人在场景中生成一系列有策略的运动规划,这些规划是基于其他参与者可能的多个意图而制定的。应变游戏通过一个标量变量进行参数化,该变量表示未来某个时间点可能发生的意图不确定性得到解决的时刻。根据这个参数的变化,设计者可以轻易地调整机器人在游戏中的行为保守程度。有趣的是,我们还发现现有的关于不确定性下博弈规划的变体很容易被视为应变游戏的特殊情况。最后,我们提供了一种高效的解决非线性动力学和非凸代价和约束的 N 人应变游戏的方法。通过一系列模拟自动驾驶场景,我们证明了通过应变游戏生成的规划相对于不考虑未来不确定性减少的博弈论运动规划提供了量化的性能增益。

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