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タスク・動作計画arXiv:2603.10651

シンボリックな時空間動作抽象化のインクリメンタル学習によるスケジューリングと動作計画の交互実行

Interleaving Scheduling and Motion Planning with Incremental Learning of Symbolic Space-Time Motion Abstractions

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共有作業空間でのマルチオブジェクトナビゲーション問題を対象に、既製のスケジューラと動作プランナを交互に実行し、動作プランナからのシンボリックなフィードバックを学習してスケジューラを誘導する枠組みを提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 自動倉庫など、タスクが事前定義された環境での Scheduling and Motion Planning 問題を扱う。 - 複数オブジェクトが共有ワークスペースでナビゲーションする際の、安全で効率的な実行計画を生成する。 - タスクの実行順序、タイミング、方法を決定する問題を形式化。 - スケジューラとモーションプランナを交互に実行する新しいフレームワークを提案。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の Task and Motion Planning はタスク順序と動作計画を統合するが、タスクが事前定義された環境には適さない。 - 本手法は、スケジューラとモーションプランナをインクリメンタル学習ループで交互に実行し、モーション実現可能性を考慮したスケジューリングを可能にする。 - 既存のスケジューラとサンプリングベースのモーションプランナを組み合わせ、複雑な時間的・空間的制約下で有効な計画を生成できる点が優れている。

3. 技術・手法の肝は?

- スケジューラが候補計画を生成し、モーションプランナがその実現可能性をチェック。 - モーションプランナは空間的競合やタイミング調整などのシンボリックフィードバックを返す。 - このフィードバックをスケジューラに与え、モーション実現可能な解へと導く。 - インクリメンタル学習ループにより、スケジューラとモーションプランナを交互に実行。

4. どうやって有効だと検証した?

- 物流およびジョブショップスケジューリングのベンチマークにモーションタスクを追加して検証。 - 最先端のスケジューラとサンプリングベースのモーションプランナを使用。 - 複雑な時間的・空間的制約下で有効な計画を生成できることを示した。 - 同期モーションが重要な場面での有効性を確認。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照されている研究は明示されていない。 - 関連手法として、Task and Motion Planning、Scheduling and Motion Planning、サンプリングベースのモーションプランナ(例:RRT, PRM)が挙げられる。

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Elisa Tosello, Arthur Bit-Monnot, Davide Lusuardi, Alessandro Valentini, Andrea Micheli

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

Task and Motion Planning combines high-level task sequencing (what to do) with low-level motion planning (how to do it) to generate feasible, collision-free execution plans. However, in many real-world domains, such as automated warehouses, tasks are predefined, shifting the challenge to if, when, and how to execute them safely and efficiently under resource, time and motion constraints. In this paper, we formalize this as the Scheduling and Motion Planning problem for multi-object navigation in shared workspaces. We propose a novel solution framework that interleaves off-the-shelf schedulers and motion planners in an incremental learning loop. The scheduler generates candidate plans, while the motion planner checks feasibility and returns symbolic feedback, i.e., spatial conflicts and timing adjustments, to guide the scheduler towards motion-feasible solutions. We validate our proposal on logistics and job-shop scheduling benchmarks augmented with motion tasks, using state-of-the-art schedulers and sampling-based motion planners. Our results show the effectiveness of our framework in generating valid plans under complex temporal and spatial constraints, where synchronized motion is critical.

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