マニピュレーション計画と制御のためのニューラル配置空間バリア
Neural Configuration-Space Barriers for Manipulation Planning and Control
配置空間距離関数(CDF)をニューラルネットで学習し、それをバリアとして安全制約を定式化することで、雑然とした動的環境でのマニピュレータの運動計画とロバスト安全制御を効率化した研究。
著者: Kehan Long, Ki Myung Brian Lee, Nikola Raicevic, Niyas Attasseri, Melvin Leok, Nikolay Atanasov
分類: cs.RO, cs.LG, cs.SY, eess.SY
原文アブストラクト
Planning and control for high-dimensional robot manipulators in cluttered dynamic environments require computational efficiency and robust safety guarantees. Inspired by recent advances in learning configuration-space distance functions (CDFs) as representations of robot bodies, we propose a unified approach for motion planning and control that formulates safety constraints as CDF barriers. A CDF barrier approximates the local free configuration space, substantially reducing the number of collision-checking operations during motion planning. However, learning a CDF barrier with a neural network and relying on online sensor observations introduces uncertainties that must be considered during control synthesis. To address this, we develop a distributionally robust CDF barrier formulation for control that accounts for modeling errors and sensor noise without assuming a known underlying distribution. Simulations and hardware experiments on a UFactory xArm6 manipulator show that our neural CDF barrier formulation enables efficient planning and robust safe control in cluttered and dynamic environments, relying only on onboard point-cloud observations.
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