Homotopic Path Set Planning for Robot Manipulation and Navigation

要約

この論文では、変形可能なオブジェクトのキーポイントや群れのパス生成など、ロボットの操作およびナビゲーションにおける重要なアプリケーションを生み出すパス セットの計画について説明します。
パス セットは、キーポイントまたは群のグループの全体的な空間パスを表す有限エージェント パスの集合を指し、その集合的なプロパティは空間的および位相的制約を満たします。
単一のパスを計画するのとは対照的に、制約のある複数のパスを同時に計画すると、複雑な環境では重大な課題が生じます。
この論文では、ロボット工学で広く適用可能なパス セット クラスであるホモトピック パス セットの体系的な計画パイプラインを紹介します。
密集した障害物の中でまばらな通過分布を達成するための拡張視界チェック条件を最初に提案した。
サンプリングベースのプランナーと互換性のある通路を意識した最適なパス計画は、コストを調整できる単一パス計画用に設計されています。
十分に短いパス長を持ちながら、計画されたパスによって、パス セットを収容するためのアクセス可能な大きな空きスペースを実現できます。
パスセットのホモトピック特性を指定した後、変形可能なパス転送に基づくパスセットの生成が効率的な集中型の方法で提案されます。
これらの方法の有効性は、広範なシミュレーション結果と実験結果によって検証されています。

要約(オリジナル)

This paper addresses path set planning that yields important applications in robot manipulation and navigation such as path generation for deformable object keypoints and swarms. A path set refers to the collection of finite agent paths to represent the overall spatial path of a group of keypoints or a swarm, whose collective properties meet spatial and topological constraints. As opposed to planning a single path, simultaneously planning multiple paths with constraints poses nontrivial challenges in complex environments. This paper presents a systematic planning pipeline for homotopic path sets, a widely applicable path set class in robotics. An extended visibility check condition is first proposed to attain a sparse passage distribution amidst dense obstacles. Passage-aware optimal path planning compatible with sampling-based planners is then designed for single path planning with adjustable costs. Large accessible free space for path set accommodation can be achieved by the planned path while having a sufficiently short path length. After specifying the homotopic properties of path sets, path set generation based on deformable path transfer is proposed in an efficient centralized manner. The effectiveness of these methods is validated by extensive simulated and experimental results.

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