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動作計画arXiv:2606.02677

動的環境における動作計画:古典的手法から現代的手法までのサーベイ

Motion Planning in Dynamic Environments: A Survey from Classical to Modern Methods

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動的環境でのロボット動作計画手法を、古典的手法から学習ベース手法まで138件の研究を対象に包括的に調査・分類し、各手法の原理と課題を整理したサーベイ論文。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 動的環境におけるmotion planningのサーベイ論文。 - 2015–2025年の138件を対象。 - sampling, graph search, model predictive control, learning, その他古典的local planning(velocity obstacles, potential fields, dynamic windows)の5カテゴリに分類。 - learningはsupervised learningとreinforcement learningを含む。 - dynamic perception(cameras, LiDAR, event-based sensorsによる移動障害物の検出・モデリング)も議論。 - 各手法の原理・長所・限界を分析。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 静的環境の計画に関するサーベイは多いが、動的環境に焦点を当てた系統的レビューは限られている。 - 本サーベイは古典的手法から学習ベース手法までを横断し、138件を5カテゴリに整理。 - 動的環境特有の課題(prediction uncertainty, human-robot interaction, freezing robot problem)に特に注目。 - 動的知覚と計画の統合的な視点を提供。

3. 技術・手法の肝は?

- 計画手法をsampling, graph search, model predictive control, learning, その他古典的local planning(velocity obstacles, potential fields, dynamic windows)に分類。 - learningはsupervised learningとreinforcement learningに分ける。 - dynamic perceptionではcameras, LiDAR, event-based sensorsを用いた移動障害物の検出・モデリング技術を扱う。 - 各手法の原理・強み・限界を分析。 - 動的環境特有の課題(prediction uncertainty, human-robot interaction, freezing robot problem)に着目。

4. どうやって有効だと検証した?

- 138件の文献をレビューし、5カテゴリに分類して各手法の原理・長所・限界を分析。 - 動的環境に特有の課題(prediction uncertainty, human-robot interaction, freezing robot problem)を議論。 - 具体的な実験的検証は要旨からは不明。

5. 議論はある?

- 動的環境における課題としてprediction uncertainty, human-robot interaction, freezing robot problemを指摘。 - 各手法の限界を分析。 - 今後の研究方向や未解決問題については要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照・比較されている個別研究は明示されていない。 - 同分野の定番として、sampling-based planning(RRT*, PRM)、graph search(A*, D* Lite)、model predictive control、velocity obstacles、potential fields、dynamic window approach、supervised learning、reinforcement learning、event-based sensorsに関する論文が挙げられる。

※ 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: Zongyuan Shen, Yaming Ou, Shalabh Gupta, Shancheng Zhao, Dehua Zhou, Gao Wang, Zhongqiang Ren, Junfeng Fan, Long Cheng

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Motion planning in dynamic environments requires robots to continuously adapt their paths in response to environmental changes for safe and uninterrupted navigation. While many surveys have reviewed planning in static settings, systematic reviews focused on dynamic environments remain limited. This paper presents a comprehensive survey of 138 works, primarily published between 2015 and 2025, spanning both classical and learning-based approaches. The motion planning methods are grouped into five categories based on the concepts of sampling, graph search, model predictive control, learning, and additional classical local planning approaches, including velocity obstacles, potential fields and dynamic windows. The learning techniques include supervised learning and reinforcement learning. We also discuss the role of dynamic perception in motion planning, covering techniques for detecting and modeling moving obstacles using cameras, LiDAR, and event-based sensors. The survey analyzes the principles, strengths, and limitations of each method, with particular attention to challenges unique to dynamic environments, such as prediction uncertainty, human-robot interaction, and the freezing robot problem. The survey provides researchers with a structured understanding of motion planning methods in dynamic environments.

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