論文の概要: SafeFlowMatcher: Safe and Fast Planning using Flow Matching with Control Barrier Functions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.24243v2
- Date: Mon, 06 Oct 2025 04:13:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-07 14:28:10.880107
- Title: SafeFlowMatcher: Safe and Fast Planning using Flow Matching with Control Barrier Functions
- Title（参考訳）: SafeFlowMatcher: フローマッチングとコントロールバリア関数を用いた安全かつ高速な計画
- Authors: Jeongyong Yang, Seunghwan Jang, SooJean Han,
- Abstract要約: 本稿では,フローマッチング(FM)と制御バリア関数(CBF)を結合して,リアルタイムの効率性と認証された安全性を実現するための計画フレームワークであるSafeFlowMatcherを提案する。
結果のフローシステムに対する障壁証明を証明し、ロバストな安全な集合の前方不変性と、安全な集合への有限時間収束性を確立する。
迷路ナビゲーションとベンチマーク全体で、SafeFlowMatcherは拡散とFMベースのベースラインよりも高速でスムーズで安全なパスを実現している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Generative planners based on flow matching (FM) can produce high-quality paths in one or a few ODE steps, but their sampling dynamics offer no formal safety guarantees and can yield incomplete paths near constraints. We present SafeFlowMatcher, a planning framework that couples FM with control barrier functions (CBFs) to achieve both real-time efficiency and certified safety. SafeFlowMatcher uses a two-phase prediction-correction (PC) integrator: (i) a prediction phase integrates the learned FM once (or a few steps) to obtain a candidate path without intervention; (ii) a correction phase refines this path with a vanishing time-scaled vector field and a CBF-based quadratic program that minimally perturbs the vector field. We prove a barrier certificate for the resulting flow system, establishing forward invariance of a robust safe set and finite-time convergence to the safe set. By enforcing safety only on the executed path (rather than on all intermediate latent paths), SafeFlowMatcher avoids distributional drift and mitigates local trap problems. Across maze navigation and locomotion benchmarks, SafeFlowMatcher attains faster, smoother, and safer paths than diffusion- and FM-based baselines. Extensive ablations corroborate the contributions of the PC integrator and the barrier certificate.
- Abstract（参考訳）: フローマッチング(FM)に基づくジェネレーティブプランナーは、1つまたは数つのODEステップで高品質なパスを生成することができるが、サンプリングダイナミクスは正式な安全保証を提供しておらず、制約の近くで不完全なパスを生成することができる。
我々は,FMと制御障壁関数(CBF)を結合してリアルタイム効率と認証された安全性を両立させる計画フレームワークであるSafeFlowMatcherを提案する。
SafeFlowMatcherは2相予測補正(PC)インテグレータを使用している。
一 予測フェーズは、学習したFMを一度(又は数ステップ)統合して、介入することなく、候補経路を得る。
(II)補正相は、この経路を時間スケールのベクトル場と、ベクトル場を最小に摂動させるCBFベースの二次プログラムで洗練する。
結果,ロバストな安全集合と有限時間収束の前方不変性を確立し,結果の流れ系に対する障壁証明を証明した。
SafeFlowMatcherは、実行されたパス(すべての中間の遅延パスではなく)にのみ安全を強制することにより、分散ドリフトを回避し、ローカルなトラップ問題を緩和する。
迷路ナビゲーションと移動ベンチマーク全体で、SafeFlowMatcherは拡散とFMベースのベースラインよりも高速でスムーズで安全なパスを得る。
広範囲にわたる改善は、PCインテグレータとバリア証明書の貢献を裏付ける。
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