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群制御arXiv:2604.21138

障害物環境をナビゲートする:マルチロボットシステムのためのウェイポイントベースの二段階計画

Navigating the Clutter: Waypoint-Based Bi-Level Planning for Multi-Robot Systems

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本論文では、タスク計画と動作計画を共同最適化するハイブリッドなマルチロボット制御フレームワークを提案し、ウェイポイント表現とカリキュラム学習を用いて、障害物の多い環境でのタスク成功率を向上させた。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 多ロボットシステムの制御を対象とした研究。 - clutter環境での複雑な物理制約(ロボット間衝突、ロボット-障害物衝突、到達不能動作)を扱う。 - 高レベルタスクプランニングと低レベルモーションプランニングの共同最適化を目指す。 - ハイブリッドなマルチロボット制御フレームワークを提案。 - ウェイポイントによる軌道表現とカリキュラムベースの訓練戦略を導入。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のタスクプランニングとモーションプランニングの共同最適化は、低レベル軌道の複雑なパラメータ化とクレジット割り当ての曖昧さから困難。 - 提案手法はウェイポイントで低レベルプランニングを効果的にパラメータ化。 - 修正RLVRアルゴリズムとカリキュラム訓練でクレジット割り当て問題に対処。 - モーション非依存ベースラインやVLAベースラインと比較してタスク成功率を一貫して改善。

3. 技術・手法の肝は?

- 低レベルプランニングのパラメータ化にウェイポイントを導入。 - ウェイポイントは単純かつ表現力のある軌道表現。 - クレジット割り当て問題に対処するため、カリキュラムベースの訓練戦略を採用。 - 修正RLVRアルゴリズムにより、モーションプランナーからタスクプランナーへ運動可能性フィードバックを伝播。

4. どうやって有効だと検証した?

- BoxNet3D-OBSベンチマークで実験。 - 密集した障害物と最大9台のロボットを含む挑戦的なマルチロボットベンチマーク。 - モーション非依存ベースラインおよびVLAベースラインと比較。 - タスク成功率が一貫して改善することを確認。

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/比較されている研究:モーション非依存ベースライン、VLAベースライン。 - 関連手法:RLVRアルゴリズム、BoxNet3D-OBSベンチマーク。 - 同分野の定番:タスク・モーションプランニング(TAMP)、マルチロボット経路計画(MAPF)。

※ 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: Jiabao Ji, Yongchao Chen, Yang Zhang, Ramana Rao Kompella, Chuchu Fan, Gaowen Liu, Shiyu Chang

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

Multi-robot control in cluttered environments is a challenging problem that involves complex physical constraints, including robot-robot collisions, robot-obstacle collisions, and unreachable motions. Successful planning in such settings requires joint optimization over high-level task planning and low-level motion planning, as violations of physical constraints may arise from failures at either level. However, jointly optimizing task and motion planning is difficult due to the complex parameterization of low-level motion trajectories and the ambiguity of credit assignment across the two planning levels. In this paper, we propose a hybrid multi-robot control framework that jointly optimizes task and motion planning. To enable effective parameterization of low-level planning, we introduce waypoints, a simple yet expressive representation for motion trajectories. To address the credit assignment challenge, we adopt a curriculum-based training strategy with a modified RLVR algorithm that propagates motion feasibility feedback from the motion planner to the task planner. Experiments on BoxNet3D-OBS, a challenging multi-robot benchmark with dense obstacles and up to nine robots, show that our approach consistently improves task success over motion-agnostic and VLA-based baselines. Our code is available at https://github.com/UCSB-NLP-Chang/navigate-cluster

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