Topology-Guided ORCA: Smooth Multi-Agent Motion Planning in Constrained Environments

要約

静的な障害物がある環境でスムーズなマルチエージェントの動きを計画するための ORCA に代わる代替シミュレーターとして、Topology-Guided ORCA を紹介します。
ORCA は、自由空間でのマルチエージェント群衆の動きのシミュレーションでは優れたパフォーマンスを発揮しますが、静的な障害物が存在する場合にエージェントをナビゲートする際に大きな課題に直面します。
ORCA は、エージェントが障害物に近づきすぎるまで静的障害物を無視します。障害物がエージェントのゴールに向かう経路を遮ると、エージェントは立ち往生します。
この課題に対処するために、トポロジーガイド付き ORCA は、環境の通過可能な領域のトポロジーを表すグラフを構築します。
パス プランナーを使用して、各エージェントの開始位置とゴール位置を結ぶウェイポイントのパスを計画します。
ウェイポイントは、ORCA を導くための一連の目標として使用されます。
制約された環境での群衆シミュレーションの実験では、制約された環境で複数のエージェントのスムーズで自然な動きを生成するという点で、私たちの方法が ORCA よりも優れていることが示されており、これは、制約されたソーシャル ナビゲーション ポリシーをトレーニングするための効果的なシミュレーターとして機能するトポロジー ガイド付き ORCA の大きな可能性を示しています。
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要約(オリジナル)

We present Topology-Guided ORCA as an alternative simulator to replace ORCA for planning smooth multi-agent motions in environments with static obstacles. Despite the impressive performance in simulating multi-agent crowd motion in free space, ORCA encounters a significant challenge in navigating the agents with the presence of static obstacles. ORCA ignores static obstacles until an agent gets too close to an obstacle, and the agent will get stuck if the obstacle intercepts an agent’s path toward the goal. To address this challenge, Topology-Guided ORCA constructs a graph to represent the topology of the traversable region of the environment. We use a path planner to plan a path of waypoints that connects each agent’s start and goal positions. The waypoints are used as a sequence of goals to guide ORCA. The experiments of crowd simulation in constrained environments show that our method outperforms ORCA in terms of generating smooth and natural motions of multiple agents in constrained environments, which indicates great potential of Topology-Guided ORCA for serving as an effective simulator for training constrained social navigation policies.

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