到達可能性に基づく軌道設計とニューラル陰的安全制約
Reachability-based Trajectory Design with Neural Implicit Safety Constraints
ロボットアームの安全な動作計画のため、到達可能性に基づく符号付き距離関数(RDF)をニューラル陰的表現として提案し、リアルタイム軌道計画に組み込むことで高次元系の衝突回避を高速かつ高信頼に実現した。
著者: Jonathan Michaux, Qingyi Chen, Yongseok Kwon, Ram Vasudevan
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Generating safe motion plans in real-time is a key requirement for deploying robot manipulators to assist humans in collaborative settings. In particular, robots must satisfy strict safety requirements to avoid self-damage or harming nearby humans. Satisfying these requirements is particularly challenging if the robot must also operate in real-time to adjust to changes in its environment.This paper addresses these challenges by proposing Reachability-based Signed Distance Functions (RDFs) as a neural implicit representation for robot safety. RDF, which can be constructed using supervised learning in a tractable fashion, accurately predicts the distance between the swept volume of a robot arm and an obstacle. RDF's inference and gradient computations are fast and scale linearly with the dimension of the system; these features enable its use within a novel real-time trajectory planning framework as a continuous-time collision-avoidance constraint. The planning method using RDF is compared to a variety of state-of-the-art techniques and is demonstrated to successfully solve challenging motion planning tasks for high-dimensional systems faster and more reliably than all tested methods.
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