Solving Sequential Manipulation Puzzles by Finding Easier Subproblems

要約

我々は、エージェントが複数の移動可能なオブジェクトと相互作用し、狭い通路を移動しなければならない、一連の困難な連続操作パズルを考察する。このような設定は、タスクアンドモーションプランナーにとって、相互依存的な再把持や難しい動作計画問題を解く必要があるため、非常に困難であることが知られている。本論文では、操作パズルの解を導くことができる、より簡単なピックアンドプレースの部分問題のシーケンスを探索することを提案する。本手法は、ヒューリスティック駆動による部分問題の前方探索と、最適化ベースのタスク・アンド・モーション計画ソルバーを組み合わせる。探索を導くために、有用なサブゴールを生成し、優先順位をつけるためのヒューリスティックを導入する。手動で設計された様々なシーンと自動生成されたシーンを用いて我々のアプローチを評価し、逐次的な操作計画における補助的な部分問題の利点を実証する。

要約(オリジナル)

We consider a set of challenging sequential manipulation puzzles, where an agent has to interact with multiple movable objects and navigate narrow passages. Such settings are notoriously difficult for Task-and-Motion Planners, as they require interdependent regrasps and solving hard motion planning problems. In this paper, we propose to search over sequences of easier pick-and-place subproblems, which can lead to the solution of the manipulation puzzle. Our method combines a heuristic-driven forward search of subproblems with an optimization-based Task-and-Motion Planning solver. To guide the search, we introduce heuristics to generate and prioritize useful subgoals. We evaluate our approach on various manually designed and automatically generated scenes, demonstrating the benefits of auxiliary subproblems in sequential manipulation planning.

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