論文の概要: Learning Sampling Dictionaries for Efficient and Generalizable Robot Motion Planning with Transformers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.00851v1
• Date: Thu, 1 Jun 2023 16:08:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-02 14:48:25.262058
• Title: Learning Sampling Dictionaries for Efficient and Generalizable Robot Motion Planning with Transformers
• Title（参考訳）: 変圧器を用いた効率的なロボット動作計画のためのサンプリング辞書の学習
• Authors: Jacob J Johnson, Ahmed H Qureshi and Michael Yip
• Abstract要約: 本稿では,従来の学習手法の重要な一般化とスケーリングの欠点を克服するベクトル量子移動計画変換器(VQ-MPT)を提案する。 VQ-MPTは2つの段階から構成される。ステージ1は有限個のサンプリング分布を用いて計画空間を表現するためのベクトル量子変数オートエンコーダモデルであり、ステージ2はSMPのサンプリング領域を構築する自動回帰モデルである。 大きな計画空間を離散集合に分割することで、プランナーはアウト・オブ・ザ・ボックスのSMPとうまくペアを組むことができ、ほぼ最適経路を生成することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9281724734304706
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Motion planning is integral to robotics applications such as autonomous driving, surgical robots, and industrial manipulators. Existing planning methods lack scalability to higher-dimensional spaces, while recent learning based planners have shown promise in accelerating sampling-based motion planners (SMP) but lack generalizability to out-of-distribution environments. To address this, we present a novel approach, Vector Quantized-Motion Planning Transformers (VQ-MPT) that overcomes the key generalization and scaling drawbacks of previous learning-based methods. VQ-MPT consists of two stages. Stage 1 is a Vector Quantized-Variational AutoEncoder model that learns to represent the planning space using a finite number of sampling distributions, and stage 2 is an Auto-Regressive model that constructs a sampling region for SMPs by selecting from the learned sampling distribution sets. By splitting large planning spaces into discrete sets and selectively choosing the sampling regions, our planner pairs well with out-of-the-box SMPs, generating near-optimal paths faster than without VQ-MPT's aid. It is generalizable in that it can be applied to systems of varying complexities, from 2D planar to 14D bi-manual robots with diverse environment representations, including costmaps and point clouds. Trained VQ-MPT models generalize to environments unseen during training and achieve higher success rates than previous methods.
• Abstract（参考訳）: 運動計画は、自律走行、手術ロボット、産業用マニピュレータなどのロボット応用に不可欠なものである。 既存の計画手法は高次元空間へのスケーラビリティを欠いているが、近年の学習ベースのプランナーはサンプリングベースのモーションプランナー (smp) を加速する可能性を示している。 そこで本研究では,従来の学習手法の重要な一般化とスケーリングの欠点を克服する,ベクトル量子化計画変換器(VQ-MPT)を提案する。 VQ-MPTは2つのステージから構成される。 ステージ1は有限個のサンプリング分布を用いて計画空間を表現することを学習するベクトル量子変数オートエンコーダモデルであり、ステージ2は学習したサンプリング分布集合から選択してSMPのサンプリング領域を構築する自動回帰モデルである。 大規模計画空間を離散集合に分割し、サンプリング領域を選択的に選択することにより、プランナーは外部SMPとペアリングし、VQ-MPTの助けなしにほぼ最適経路を生成する。 2次元平面から、コストマップやポイントクラウドなど、多様な環境表現を持つ14次元バイマニピュレーションロボットまで、様々な複雑なシステムに適用できるという点で一般化できる。 訓練されたVQ-MPTモデルは、トレーニング中に見えない環境に一般化し、従来の方法よりも高い成功率を達成する。

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