Kinodynamic Motion Planning (KMP) is to find a robot motion subject to concurrent kinematics and dynamics constraints. To date, quite a few methods solve KMP problems and those that exist struggle to find near-optimal solutions and exhibit high computational complexity as the planning space dimensionality increases. To address these challenges, we present a scalable, imitation learning-based, Model-Predictive Motion Planning Networks framework that quickly finds near-optimal path solutions with worst-case theoretical guarantees under kinodynamic constraints for practical underactuated systems. Our framework introduces two algorithms built on a neural generator, discriminator, and a parallelizable Model Predictive Controller (MPC). The generator outputs various informed states towards the given target, and the discriminator selects the best possible subset from them for the extension. The MPC locally connects the selected informed states while satisfying the given constraints leading to feasible, near-optimal solutions. We evaluate our algorithms on a range of cluttered, kinodynamically constrained, and underactuated planning problems with results indicating significant improvements in computation times, path qualities, and success rates over existing methods.


翻译:为了应对这些挑战,我们提出了一个可缩放的、以学习为基础的模型-预测动态规划网络框架,它能迅速找到在实际的低活性系统的动力动力力限制下,在最差的理论保障下,找到近于最佳的路径解决方案。我们的框架引入了两种算法,它们建立在神经生成器、歧视器和可平行的模型预测控制器(MPC)上。生成器输出出不同的知情状态,以达到给定目标,而歧视器则从它们中选择最佳的子集作为扩展对象。MPC将选定的知情状态连接起来,同时满足导致可行、接近最佳解决方案的既定限制。我们评估了我们的各种算法,其结果表明计算时间、路径和现有成功率方面的重大改进。

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