論文の概要: Transformer-Based Warm-Starting for Feasible and Optimal Terminal Approach to Tumbling Objects with Space Manipulators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.17317v1
- Date: Mon, 15 Jun 2026 21:54:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-17 17:15:32.153236
- Title: Transformer-Based Warm-Starting for Feasible and Optimal Terminal Approach to Tumbling Objects with Space Manipulators
- Title(参考訳): 変圧器を用いた宇宙マニピュレータを用いたタンブリング物体への可変・最適終端アプローチのためのワームスタート
- Authors: Yuji Takubo, Maximilian Adang, Mac Schwager, Simone D'Amico,
- Abstract要約: 宇宙船バスの動き、マニピュレータのダイナミクス、コーン、ロバスト性、安全性の制約が非線形に結合していることから、宇宙マニピュレータのリアルタイム軌道誘導は困難である。
本稿では,逐次学習に基づく温暖モデルSCP-chunkウォームスタートを提案する。
その結果、SCP-chunkウォームスタートは、空間操作のためのSCPベースの端末プログラムの効率性と軌道誘導の両方を改善することができることがわかった。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 9.91824382053006
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Real-time trajectory generation for on-orbit robotic servicing is challenging due to the nonlinear coupling between spacecraft bus motion, manipulator dynamics, visibility cone, and trajectory-level safety constraints. This paper studies learning-based warm-starting for sequential convex programming (SCP) in the terminal approach of a space manipulator toward a tumbling target. The proposed framework decomposes the problem into a system center-of-mass translational planning stage and a coupled attitude--manipulator torque-allocation stage, and applies a causal transformer warm-start to the latter, which constitutes the dominant computational bottleneck. Linear and flow matching action decoders are compared under different action-chunking and training dataset sizes, and the resulting warm-starts are evaluated under both cost-optimal and feasibility projection using SCP. Across 300 held-out scenarios, the learned warm-start reduces the second-stage SCP iteration count by up to 28% and the runtime by 23% while preserving the final control-cost distribution. When the learned warm-starts are used for nonconvex feasibility projection, they nearly halve the runtime relative to cost-optimal SCP, while avoiding the catastrophic high-cost tail behavior observed when initialized heuristically. These results indicate that sequence-model warm-starts can improve both the computational efficiency and trajectory robustness of optimization-based terminal guidance for space manipulation.
- Abstract(参考訳): 軌道上ロボットサーベイシングのリアルタイム軌道生成は、宇宙船バスの動き、マニピュレータのダイナミクス、可視性コーン、軌道レベルの安全制約の非線形結合により困難である。
本稿では,空間マニピュレータの終端アプローチにおける逐次凸計画(SCP)の学習に基づくウォームスタートについて検討する。
提案手法は,この問題をシステム中心翻訳計画段階と協調姿勢マニピュレータトルクアロケーション段階に分解し,後者に因果トランスフォーマーを加温開始し,計算ボトルネックを支配的とする。
線形およびフローマッチング動作デコーダを、異なるアクションチャンキングおよびトレーニングデータセットサイズで比較し、SCPを用いてコスト最適化および実行可能性予測の両方で結果のウォームスタートを評価する。
300を超える保留シナリオにおいて、学習されたウォームスタートは、2段階のSCPイテレーション数を最大28%減らし、ランタイムを23%減らし、最終的なコントロールコスト分布を保留する。
学習したウォームスタートが非凸フェーザビリティプロジェクションに使用されると、コスト最適化SCPと比較してランタイムが半分近くなり、一方で、初期化時に観察される破滅的な高コストテールの挙動は避けられる。
これらの結果から,逐次モデルウォームスタートは,空間操作のための最適化型端末ガイダンスの計算効率と軌道ロバスト性の両方を向上できることが示された。
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