Approaches and Challenges in Robotic Perception for Table-top Rearrangement and Planning
Robotics Research Center, IIIT Hyderabad(国际信息技术研究所海得拉巴分校机器人研究中心);TCS Research(塔塔咨询服务公司研究部)
桌面重排和规划是一个具有挑战性的问题,在很大程度上依赖于一个优秀的感知堆栈。感知堆栈涉及观察和记录桌子上的3D场景,检测桌子上的物体以及如何操作它们。因此,它极大地影响了系统的任务规划和运动规划堆栈。我们提出了一个全面的概述,并讨论了与感知模块相关的不同挑战。这项工作是我们广泛参与ICRA 2022开放云机器人表组织挑战赛的结果,我们在最终排名中名列第三。
2022-06-03 cs.RO
Robotic Sculpting with Collision-free Motion Planning in Voxel Space
Georgia Institute of Technology(佐治亚理工学院)
在本文中,我们探讨了机器人雕刻的任务。提出了一种基于搜索的多轴机械手材料去除造型规划算法。我们生成无碰撞轨迹的操纵器使用最佳优先搜索体素空间。我们还展示了显着的加速我们的算法,通过使用八叉树分解体素空间。我们展示了我们的算法在模拟多轴机械手雕刻米开朗基罗的大卫雕像,评估我们的算法的某些指标,并讨论该项目的未来目标。
2019-11-17 cs.RO
Design and Development of a Research Oriented Low Cost Robotics Platform with a Novel Dynamic Global Path Planning Approach
CSIRO(澳大利亚联邦科学与工业研究组织);University of Moratuwa(莫拉图瓦大学)
基于计算机视觉传感器的自主导航系统通常需要非常昂贵的复杂机器人平台。这对机器人应用中至关重要的复杂定位、映射和导航算法的实现和测试构成了障碍。为了解决这个问题,在这项工作中,机器人操作系统(ROS)支持的移动机器人平台进行了比较,并提出了基于低成本教育机器人平台AlphaBot2的自主导航系统的端到端实现,同时集成了英特尔实感D435摄像头。此外,提出了一种新的方法来实现动态路径规划器的全局路径规划器在ROS框架。我们评估这种方法的性能,并强调通过动态的全球路径规划可以实现的改进。这种低成本的改进AlphaBot2机器人平台以及提出的动态全局路径规划方法将有助于研究人员和学生获得基于计算机视觉的导航系统的实践经验。
2022-03-19 cs.RO
On the Use of the Observability Gramian for Partially Observed Robotic Path Planning Problems
Department of Electrical and Computer Engineering(电气与计算机工程系)
本文探讨了利用可观测性格拉姆矩阵作为估计性能代理进行优化的局限性,指出其可能产生误导性的路径规划结果。
2018-01-30 cs.RO cs.SY eess.SY
Achieving Unit-Consistent Pseudo-Inverse-based Path-Planning for Redundant Incommensurate Robotic Manipulators
University of Missouri-Columbia(密苏里大学哥伦比亚分校)
本文针对冗余不可公度机器人操作臂路径规划中的单位不一致问题,比较多种基于伪逆的规划方案,提出混合逆(MX)方法以实现单位一致性并验证其有效性。
2023-08-05 cs.RO
Topological robotics: motion planning in projective spaces
我们研究拓扑机器人的一个基本问题:旋转的一条线,这是固定的旋转关节在一个基点:一个人想把线从其初始位置到最终位置的空间中的连续运动。最终的目标是构造一个算法,一旦给定初始和最终位置,该算法将执行此任务。任何这样的运动规划算法都会存在不稳定性,这是由拓扑原因造成的。第一作者最近提出了研究机器人运动不稳定性的一般方法。对于任何路连通的拓扑空间X,我们都可以将一个数TC(X)联系起来,称为X的拓扑复杂度。这个数字对于运动规划问题是非常重要的:TC(X)决定了X中所有运动规划算法的不稳定性特征。本文研究了实射影空间的拓扑复杂性。特别地,我们计算所有n<24的TC(RP^n)。我们的主要结果是:(对于不同于1,3,7的n)TC(RP^n)的计算问题等价于寻找最小的k,使得RP^n可以浸入欧几里得空间R^{k-1}。
2002-10-02 cs.RO math.AT math.DG
A review of motion planning algorithms for intelligent robotics
University of Eastern Finland(东芬兰大学);Shenzhen Technology University(深圳技术大学)
研究和分析了典型的运动规划算法的原理。这些包括传统的规划算法,监督学习,最优值强化学习,策略梯度强化学习。我们研究的传统规划算法包括图搜索算法、基于采样的算法和插值曲线算法。监督学习算法包括MSVM、LSTM、MCTS和CNN。最优值强化学习算法包括Q学习、DQN、双DQN、决斗DQN。策略梯度算法包括策略梯度法、行动者-批评者算法、A3 C、A2 C、DPG、DDPG、TRPO和PPO。通过分析比较,提出了评价运动规划算法性能和应用的新的通用标准。重点分析了最优值算法和策略梯度算法的收敛速度和稳定性。根据运动规划算法的原理和分析比较,提出了未来的发展方向。本文对机器人运动规划算法的优缺点、相互关系和未来发展趋势有了一个清晰全面的认识,为更好的运动规划算法的研究铺平了道路。
2021-02-05 cs.AI cs.RO
Robotic Motion Planning using Learned Critical Sources and Local Sampling
Indian Institute of Technology Kharagpur(印度理工学院哈拉格普尔分校)
基于采样的方法被广泛用于机器人运动规划。传统上,这些样本是从概率(或确定性)分布中抽取的,以均匀地覆盖状态空间。尽管在概率上是完全的,但它们在受限环境中无法在合理的时间内找到可行的路径,在受限环境中必须通过狭窄的通道(瓶颈区域)。现有技术训练学习模型(学习器)以在这些瓶颈区域上选择性地预测样本。然而,这些算法完全依赖于这个学习器生成的样本来导航通过瓶颈区域。随着规划问题的复杂性增加,使该学习器对工作空间结构的细微变化具有鲁棒性所需的数据量和时间在计算上变得难以处理。在这项工作中,我们提出了(1)一个有效的和强大的方法来使用学习器来定位瓶颈区域和(2)两个算法,使用本地采样方法来利用这些瓶颈区域的位置进行有效的运动规划,同时保持概率的完整性。我们测试我们的算法2维规划问题和7维机器人手臂规划,并报告显着的收益,以及学习的基线。
2020-06-07 cs.RO
Robotic Path Planning Implementation using Search Algorithms
本文介绍利用Dijkstra和A*算法,在Gazebo环境中使TurtleBot3机器人在崎岖多障碍地形上实现最优路径规划。
2024-05-26 cs.RO
VIP: Variation-based Iterative-learning Planning for Robotic Navigation
School of Automation Science and Electrical Engineering, Beihang University(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院);Tianmushan Laboratory, Beihang University(北京航空航天大学天目山实验室)
该研究针对机器人导航规划的计算成本问题,提出VIP框架,通过变分迭代学习优化规划命令,在单/多机器人场景中高效生成并改进运动规划,兼具有效性与可扩展性。
2026-08-26 cs.RO
Assessing the Value of Visual Input: A Benchmark of Multimodal Large Language Models for Robotic Path Planning
Department of Micro-Nano Mechanical Science and Engineering, Nagoya University, Nagoya, Aichi, Japan(Nagoya大学微纳米机械科学与工程系);Institutes of Innovation for Future Society, Nagoya University, Nagoya, Aichi, Japan(Nagoya大学未来社会创新研究所)
本文通过基准测试评估15个多模态大语言模型在二维网格机器人路径规划中视觉输入的效用,发现视觉输入在简单网格上有一定帮助,但在复杂网格上性能显著下降,揭示了空间推理与多模态集成的可扩展性挑战。
2025-07-16 cs.RO
Intelligent Singularity Avoidance in UR10 Robotic Arm Path Planning Using Hybrid Fuzzy Logic and Reinforcement Learning
National Center for High-Performance Computing(国家高速网络与计算中心)
本文提出一种结合模糊逻辑与强化学习的UR10机械臂路径规划方法,通过实时检测和规避奇异点,实现高成功率的路径规划。
2026-01-09 cs.AI cs.RO
Risk-Averse RRT* Planning with Nonlinear Steering and Tracking Controllers for Nonlinear Robotic Systems Under Uncertainty
The University of Texas at Dallas(德克萨斯大学达拉斯分校)
我们提出了一个两阶段的风险规避结构控制随机非线性机器人系统。我们提出了风险规避非线性转向RRT*(RANS-RRT*)作为RRT* 的变体,通过求解非线性规划(NLP)来结合非线性动力学,并通过近似状态分布和执行分布鲁棒(DR)碰撞检查来考虑风险,以促进安全规划。生成的计划被用作低级别跟踪控制器的参考。我们演示三个控制器:有限时域线性二次型调节器(LQR)具有围绕参考轨迹的线性化动态,具有鲁棒性促进乘性噪声项的LQR,以及非线性模型预测控制律(NMPC)。我们证明了我们的算法的有效性,在一个混乱的环境中,在重尾拉普拉斯过程噪声下使用单稳态动力学。
2021-09-03 cs.RO
S2P2: Self-Supervised Goal-Directed Path Planning Using RGB-D Data for Robotic Wheelchairs
The Hong Kong University of Science and Technology(香港科技大学);The Hong Kong Polytechnic University(香港理工大学);the University of California San Diego(加州大学圣迭戈分校)
路径规划是轮椅机器人实现自主导航的基本能力。近年来,随着深度学习技术的飞速发展,基于模仿学习的路径规划方法取得了很好的效果。然而,这些方法的缺点是双重的:1)它们可能需要大量的时间和劳动来记录专家演示作为训练数据;以及2)现有方法只能接收高级命令,例如向左/向右转弯。这些命令可能不足以用于移动机器人的导航(例如,机器人轮椅),这通常需要准确的姿势的目标。我们提出了S2 P2,一个自我监督的目标导向的路径规划方法,有助于解决这个问题。具体来说,我们开发了一个管道来自动生成作为输入RGB-D图像和目标姿势的规划路径标签。然后,我们提出了一个最佳拟合回归平面损失训练我们的数据驱动的路径规划模型的基础上产生的标签。我们的S2 P2不需要预先构建的地图,但它可以通过我们的框架集成到现有的基于地图的导航系统中。实验结果表明,我们的S2 P2优于传统的路径规划算法,并增加了现有的基于地图的导航系统的鲁棒性。我们的项目页面可在https://sites.google.com/view/s2p2上找到。
2021-03-18 cs.RO
Can LLMs Prove Robotic Path Planning Optimality? A Benchmark for Research-Level Algorithm Verification
George Mason University(乔治梅森大学);Florida Atlantic University(佛罗里达大西洋大学)
本文提出首个评估大语言模型在机器人路径规划算法近似比证明能力的基准测试,包含34个研究级证明任务,揭示了LLM在缺乏领域知识时的局限性,并通过上下文补充分析改进推理质量。
2026-07-20 cs.RO
Path planning for Robotic Mobile Fulfillment Systems
University of Paderborn(帕德博恩大学);Leuphana University of Lüneburg(吕讷堡莱法纳大学)
本文提出了一个收集的路径规划算法的实时移动的多个机器人在机器人移动履行系统(RMFS)。机器人被指派将存储单元移动到工作站的拣选员,而不是要求拣选员去存储区域。路径规划算法的目标是为机器人找到路径,以满足没有冲突或死锁的请求。最先进的路径规划算法,包括WHCA*,FAR,BCP,OD&ID和CBS,经过调整以适应RMFS中的路径规划,并集成在仿真工具中,以引导机器人在存储和检索过程中从起点到目的地。在模拟研究中考虑了十种不同的布局,其中包括各种数量的机器人,楼层,吊舱,车站和存储区域的大小。性能指标的吞吐量,路径长度和搜索时间进行了监测。仿真结果表明,最好的算法的基础上,每个性能指标。
2018-11-19 cs.AI cs.RO
Path Planning Algorithms for Robotic Aquaculture Monitoring
无人机在快速有效地监控大面积区域方面具有巨大潜力。水产养殖是一个需要连续的水质数据来成功种植和收获鱼类的行业。混合空中水下机器人系统(HAUCS)旨在收集水产养殖池塘的水质数据,以降低农民的劳动力成本。无人机覆盖水产养殖场每个鱼塘的路线可以简化为车辆路线问题。创建数据集以模拟农场上池塘的分布,并用于评估HAUCS路径规划算法(HPP)。它的性能相比,谷歌线性优化包(GROP)和图形注意力模型(AM)的路由问题。对于50到200个池塘,GROP是最有效的求解器,但代价是运行时间较长,而对于大于200个池塘的实例,HPP在解决方案质量和运行时间方面优于其他方法。
2022-04-20 cs.RO
RUL-Aware RRT*: Degradation-Balanced Motion Planning for Robotic Manipulators
Laboratoire Génie Industriel, CentraleSupélec, Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学中央理工高等电力学院工业工程实验室);Chair of Risk and Resilience of Complex Systems, CentraleSupélec, Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学中央理工高等电力学院复杂系统风险与韧性教席);Key Laboratory of Urban Underground Engineering, Beijing Jiaotong University(北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室)
针对机械臂长期运行中关节退化不均导致过早失效的问题,提出RUL-Aware RRT*方法,将剩余使用寿命信息融入规划并自适应调整关节使用,实验表明能抑制退化不平衡、延迟故障并提升长期可靠性。
2026-10-05 cs.RO
Open-Source, Cost-Aware Kinematically Feasible Planning for Mobile and Surface Robotics
Open Navigation LLC;Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学);Locus Robotics;QUT Centre for Robotics and School of Electrical Engineering and Robotics(QUT机器人中心和电气工程与机器人学院)
本文提出开源规划框架 Smac Planner,集成 Cost-Aware A*、Hybrid-A* 和 State Lattice 规划器,在保持运动学可行性的同时提升复杂环境性能,并已成为 ROS 2 Nav2 的标准规划系统,广泛应用于全球数千台机器人。
2025-05-08 cs.RO
Joint Communication-Motion Planning in Wireless-Connected Robotic Networks: Overview and Design Guidelines
State Key Laboratory of High Performance Computing (HPCL)(高性能计算国家重点实验室);School of Computer, National University of Defense Technology(国防科技大学计算机学院)
近年来,机器人技术蓬勃发展,为了支持多机器人系统的共识和协作,机器人之间的无线通信和网络以及基础设施已变得不可或缺。在本技术说明中,我们首先概述了在设计无线连接机器人网络(WCRN)时通信感知运动规划(CAMP)的研究贡献,其中机器人所包含的运动和通信能力所提供的自由度(DoF)尚未得到充分利用。因此,我们提出了联合通信运动规划(JCMP)的框架,以及将JCMP纳入WCRN的架构。所提出的架构是由机器人运动控制和认知无线电中普遍采用的面向对象的决策行动(OODA)模型的动机。然后,我们提供了一个概述的定向模块,量化的连通性评估。之后,我们突出了JCMP模块,并将其与传统的通信规划,其中JCMP的必要性进行了验证,通过理论分析和仿真结果的说明性的例子。最后,一系列的开放性问题进行了讨论,这图片之间的差距,国家的最先进的和一个实用的WCRN。
2015-11-07 cs.RO
Stop-N-Go: Search-based Conflict Resolution for Motion Planning of Multiple Robotic Manipulators
Sogang University(西江大学)
针对拥挤环境中多机械臂因共享空间导致目标位置被阻挡的运动规划问题,提出基于 A* 搜索的 Stop-N-Go 冲突解决方法,通过向轨迹插入暂停以最小化总完成时间,成功解决基线方法无法求解的挑战性实例。
2024-10-10 cs.RO
Safe and Uncertainty-Aware Robotic Motion Planning Techniques for Agile On-Orbit Assembly
Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Institute for Systems and Robotics, Instituto Superior Técnico(高等技术学院系统与机器人研究所)
随着进入空间和机器人自主能力的发展,同时对部署大型复杂空间结构以提供新的在轨能力的兴趣也越来越大。新的太空观测站,大型轨道前哨站,甚至未来的在轨制造都将通过使用在轨增材制造等技术的空间结构机器人组装来实现,这些技术可以在构建甚至修复复杂硬件方面提供灵活性。然而,在操纵过程中,机器人装配机的动力学可能会在惯性不确定性下运行。因此,惯性估计的机器人和被操纵的组件系统必须考虑在结构装配。这项工作的贡献是解决机器人装配的运动规划和控制,同时考虑到组合的自由飞行机器人装配机和增材制造组件系统的惯性估计。具体来说,线性二次调节器快速探索随机树(LQR-RRT*)和动态可行路径平滑被用来获得无障碍轨迹的系统。此外,模型学习通过对连续系统的近似和伴随的执行安全、目标导向运动的奖励被明确地纳入规划阶段。剩余的不确定性,然后可以处理使用鲁棒管模型预测控制。通过获得控制轨迹,考虑避障和学习的惯性特性的自由飞行器和操纵组件系统,自由飞行器迅速考虑和计划的建设空间结构与增强的系统知识。该方法自然地推广到修理、加油和重新供应空间结构部件,同时在例如以下情况下提供最佳无碰撞轨迹,惯性不确定性
2021-02-20 cs.RO
Toward Autonomous Robotic Micro-Suturing using Optical Coherence Tomography Calibration and Path Planning
Duke University(杜克大学);University of Illinois Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校);Duke University Medical Center(杜克大学医学中心)
机器人自动化有可能帮助人类外科医生在显微外科手术中执行自动化任务,为了做到这一点,机器人必须能够以亚毫米的精度引导针穿过软组织。提出了一种利用三维光学相干层析成像(OCT)系统进行图像反馈的机器人定位系统。机器人-OCT和机器人-针变换的校准、伤口检测、关键点识别和路径规划都是自动执行的。当使用迭代最近点的变体来抓取针时,校准方法处理姿势不确定性。路径规划器使用所识别的伤口形状来计算针进入点和退出点,以在闭合后产生均匀匹配的伤口形状。对组织模型和动物组织的实验表明,该系统可以使缝合针以0.27 mm的总体精度穿过伤口,实现计划的进入点和退出点。
2020-03-12 cs.RO
Realizing the Aerial Robotic Worker for Inspection Operations
University of Nevada, Reno(内华达大学里诺分校)
本报告概述了一组最近的贡献,在该领域的路径规划,开发,使实现自主空中机器人工作人员进行检查操作。具体的算法贡献解决了机器人检查和探索的几个基本挑战,特别是那些最佳覆盖规划给定的先验已知模型的结构被检查,全覆盖,优化和快速的检查路径规划,以及完全未知的环境和结构的有效探索。所有开发的路径规划器支持完整和非完整系统,并尊重板上的传感器模型和约束。概述所取得的成果,然后是一个集成架构,以便在已知和未知环境中实现完全自主和高效的基础设施检测。
2017-03-08 cs.RO
Collaborative Task and Path Planning for Heterogeneous Robotic Teams using Multi-Agent PPO
Robotic Systems Lab (RSL), ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院机器人系统实验室(RSL))
本文提出基于多智能体PPO的协同规划策略,用于解决复杂的目标分配与调度问题,通过对比穷举搜索得到的单目标最优解,评估其在行星探索场景中的在线重规划能力。
2026-04-01 cs.MA cs.RO
Trajectory Planning of Robotic Manipulator in Dynamic Environment Exploiting DRL
Lahore University of Management and Sciences(拉合尔管理科学大学);Speridian Technologies(斯佩里迪安技术公司)
本研究针对未知动态环境下机械臂的轨迹规划问题,应用DDPG算法控制7自由度机械臂避开随机移动障碍物完成拾放任务,并对比了密集与稀疏奖励下的模型效率。
2024-03-25 cs.RO cs.SY eess.SY
Tube RRT*: Efficient Homotopic Path Planning for Swarm Robotics Passing-Through Large-Scale Obstacle Environments
School of Automation Science and Electrical Engineering, Beihang University(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院)
针对大规模障碍环境下群体机器人缺乏高效同伦路径规划方法的问题,本文提出改进自RRT算法的Tube RRT*方法,兼顾间隙体积与路径长度以缓解拥堵,经仿真实验验证了有效性。
2024-10-31 cs.RO cs.SY eess.SY
ReAct! An Interactive Tool for Hybrid Planning in Robotics
Sabancı University(Sabanci大学)
ReAct! 提供了一种交互式工具,使机器人研究人员能够在无需了解底层形式化细节的情况下,通过高级推理解决复杂规划问题,适用于服务机器人和认知工厂等动态领域。
2013-07-29 cs.AI cs.LO cs.RO
From CAD to POMDP: Probabilistic Planning for Robotic Disassembly of End-of-Life Products
wbk Institute of Production Science, Karlsruhe Institute of Technology(wbk生产科学研究所,卡尔斯鲁厄技术大学)
本文提出了一种基于POMDP的概率规划框架,用于机器人拆解废旧产品,通过考虑不确定性来提高拆解效率和适应性。
2025-11-28 cs.RO
Near-Optimal Path Planning for Complex Robotic Inspection Tasks
University of Antwerp(安特卫普大学)
在本文中,我们考虑的问题产生的机器人检查路径。这些路径应允许连接的测量设备执行高质量的测量。我们正式表明,生成机器人路径,同时最大限度地提高检查质量,自然对应于子模块定向越野问题。能够生成具有数学保证的解决方案的传统方法无法扩展到现实世界的问题。在这项工作中,我们提出了一种方法,能够为现实世界中的复杂问题产生接近最优的解决方案。我们实验测试这种方法在各种各样的检查问题,并表明它几乎总是优于传统的方法。我们还表明,我们的方法的近最优性,使其更强大的改变检查问题,因此更普遍。
2019-05-14 cs.RO
T3 Planner: A Self-Correcting LLM Framework for Robotic Motion Planning with Temporal Logic
本文提出 T3 Planner,通过三级级联模块和 STL 验证器让 LLM 自纠正机器人运动计划,显著提升复杂时空逻辑任务的规划可行性,并可蒸馏至 Qwen3-4B 高效部署。
2025-10-19 cs.RO
Planning for robotic exploration based on forward simulation
Tampere University of Technology(坦佩雷理工大学)
本文提出基于POMDP的探索规划方法,结合信息论目标函数和正向模拟算法,通过改进的互信息近似方法提升机器人在部分已知环境中的探索效率。
2016-06-29 cs.RO cs.SY eess.SY
MPC-based Coarse-to-Fine Motion Planning for Robotic Object Transportation in Cluttered Environments
Department of Electrical and Computer Engineering, University of Kaiserslautern Landau(电气与计算机工程系,凯撒斯劳滕大学);Department of Mechanical Engineering, Dalhousie University(机械工程系,达尔豪斯大学)
本文提出一种杂乱未建模环境下的机器人粗到细运动规划框架,结合双相机感知与基于B样条的MPC,通过增量视觉数据融合逐步细化环境模型与轨迹,利用核感知器碰撞检测实现实时约束更新,并在多臂平台验证了其鲁棒性与适应性。
2025-07-15 cs.RO cs.SY eess.SY
IMPASTO: Integrating Model-Based Planning with Learned Dynamics Models for Robotic Oil Painting Reproduction
Stanford University(斯坦福大学);The University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校);University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Columbia University(哥伦比亚大学)
IMPASTO通过整合学习的动力学模型与基于模型的规划,实现机器人基于目标油画图像的复现,无需人类示范或精确模拟,提升复现精度。
2026-03-31 cs.AI cs.RO
Integrating path-planning and control for robotic unicycles
Department of Mechanical Engineering, University of Michigan(机械工程系,密歇根大学);HUN-REN–BME Dynamics of Machines Research Group(HUN-REN–BME 机械动力学研究组);Department of Mechanical Engineering and with the Department of Civil and Environmental Engineering, University of Michigan(机械工程系和土木与环境工程系,密歇根大学);Department of Applied Mechanics, Budapest University of Technology and Economics(应用力学系,布达佩斯技术与经济大学)
本文针对机器人独轮车提出一种路径规划与控制集成方法,将路径分为直线与曲线段并优化曲率剖面,通过数值仿真验证了其在加速、制动和转向中的有效性。
2025-07-03 cs.RO cs.SY eess.SY
Learned Critical Probabilistic Roadmaps for Robotic Motion Planning
Google(谷歌);Waymo Research(Waymo研究院)
基于采样的运动规划技术已经成为解决复杂运动规划问题的有效算法范例。这些方法使用一组探测样本来构建机器人状态空间的隐式图形表示,当样本数量增加到无穷大时,允许任意精确的表示。然而,在实践中,解轨迹仅依赖于通常由状态空间中的结构定义的几个临界状态(例如,门道)。在这项工作中,我们提出了一个通用的方法来识别这些关键状态,通过图论技术(介数中心),并学会预测关键性只有当地的环境特征。然后,这些状态通过层次图中的全局连接得到更大程度的利用,称为关键概率路线图。关键的PRM被证明实现了三个数量级的改善均匀采样,同时保留的保证和基于采样的运动规划的复杂性。视频可在https://youtu.be/AYoD-pGd9ms上获得。
2019-10-08 cs.LG cs.RO
Hierarchical Prompting with Dual LLM Modules for Robotic Task and Motion Planning
IBM, Krakow, Poland(IBM公司,波兰克拉科夫);Jagiellonian University, Krakow, Poland(雅盖隆大学,波兰克拉科夫);AGH University, Krakow, Poland(AGH大学,波兰克拉科夫)
本文提出一个分层语言驱动框架,通过双LLM模块提升服务和协助场景中人机交互的自然性和直观性,结合目标检测与运动执行实现高成功率的任务规划。
2026-05-08 cs.RO
H-WM: Robotic Task and Motion Planning Guided by Hierarchical World Model
Huawei Noah’s Ark Lab(华为诺亚实验室);University of Toronto(多伦多大学);University of British Columbia(不列颠哥伦比亚大学);McGill University(麦吉尔大学)
H-WM通过结合逻辑和视觉世界模型,实现机器人任务和运动规划中的鲁棒长视界推理与稳定引导。
2026-10-01 cs.RO
PSO-Based Optimal Coverage Path Planning for Surface Defect Inspection of 3C Components with a Robotic Line Scanner
The Hong Kong Polytechnic University(香港理工大学);Shanghai Microintelligence Technology Co. Ltd(上海微智科技有限公司)
本文提出了一种基于PSO的机器人线扫描仪覆盖路径规划方法,通过混合区域分割和自适应算法生成局部路径,并优化全局路径序列,实现3C自由曲面物体表面缺陷的高效自动检测。
2024-07-28 cs.RO
Keypoint-based Diffusion for Robotic Motion Planning on the NICOL Robot
Dept. of Informatics, University of Hamburg(信息学院,汉堡大学)
提出一种基于扩散的动作模型用于NICOL机器人运动规划,通过学习数值规划器生成的数据集,在不使用点云编码的情况下,运行时间比数值模型快一个数量级,且无碰撞成功率达90%。
2025-09-16 cs.AI cs.RO
osmAG: Hierarchical Semantic Topometric Area Graph Maps in the OSM Format for Mobile Robotics
ShanghaiTech University(上海科技大学)
提出基于OSM格式的osmAG分层语义拓扑度量区域图,结合语义标注与紧凑障碍物表示,支持基于机器人能力的规划,并集成ROS,在大规模真实地图上验证了其有效性与便利性。
2023-09-09 cs.RO
Learning-based Methods for Adaptive Informative Path Planning
TU Delft(代尔夫特理工大学);University of Bonn(波恩大学);Stanford University(斯坦福大学)
本文综述了基于学习的方法在自适应信息路径规划(AIPP)中的应用,提出了统一数学框架和两种互补分类法,探讨了学习算法与机器人应用的协同作用,并指出了关键挑战与未来方向。
2024-07-23 cs.RO
Multi-Pen Robust Robotic 3D Drawing Using Closed-Loop Planning
Osaka University(大阪大学);National Inst. of AIST(国立先进工业科学技术研究所)
本文开发了一个灵活的和强大的机器人系统自主绘制三维表面。该系统将2D绘图笔划和3D目标表面(网格或点云)作为输入。它将2D笔划映射到3D表面上,并使用视觉识别、抓取姿势推理和运动规划来生成机器人运动以绘制映射的笔划。与传统的机器人绘图系统相比,该系统是灵活的,因为我们没有将绘图工具固定到机器人手臂的末端。相反,机器人使用视觉系统选择绘图工具,并用手握住绘图工具进行绘画。同时,由于具有灵活性,系统具有很高的鲁棒性,由于以下工艺:首先,高质量的映射方法,以尽量减少在笔划的变形。第二,视觉检测用于在执行每个绘制动作之前重新估计绘制工具的姿态。第三,采用力控制来避免噪声视觉检测和校准,并确保笔尖和目标表面之间的牢固接触。第四,实现错误检测和恢复以处理意外问题。以闭环方式执行规划和执行,直到成功绘制笔划。我们评估了系统,并分析了使用不同的真实世界任务的各种工艺的必要性。结果表明,该系统是灵活的和强大的机器人运动,从拾取和放置笔,成功地绘制三维笔划在给定的表面上。
2020-10-01 cs.RO
A bi-criteria path planning algorithm for robotics applications
Cornell University(康奈尔大学);United Technologies Research Center(联合技术研究中心);Stevens Institute of Technology(史蒂文斯理工学院)
本文提出一种高效的双标准路径规划算法,通过扩展状态空间来跟踪剩余预算,以满足二次成本约束。该算法在概率道路图上测试,用于最小化旅行距离同时控制总体威胁暴露。
2017-01-08 cs.RO cs.SY eess.SY
Logically Constrained Robotics Transformers for Enhanced Perception-Action Planning
Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学);Scaled Foundations
本文提出将信号时序逻辑规范融入自回归 Transformer 轨迹规划的新方法,并构建预训练数据集,使规范满足率较基线提升 74.3%。
2024-08-09 cs.AI cs.RO
Path and trajectory planning of a tethered UAV-UGV marsupial robotic system
本文提出首个针对非拉紧系绳的有袋类UGV-UAV系统的同步无碰撞轨迹规划方法,结合RRT*路径规划与非线性最小二乘优化,经仿真和现场测试验证了可行性。
2023-05-11 cs.RO
Revolutionizing Packaging: A Robotic Bagging Pipeline with Constraint-aware Structure-of-Interest Planning
The University of Hong Kong(香港大学);The Hong Kong Polytechnic University(香港理工大学);Guangdong Academy of Sciences(广东省科学院);University of Liverpool(利物浦大学)
本文提出一种基于约束感知感兴趣结构规划的双臂机器人装袋流水线,利用视觉反馈和多种算法实现精确稳定的自动装袋。
2024-03-15 cs.RO
A Novel Multivariate Skew-Normal Mixture Model and Its Application in Path-Planning for Very-Large-Scale Robotic Systems
Marshall University(马歇尔大学);Peking University(北京大学)
针对超大规模机器人系统在杂乱环境中的路径规划问题,提出多元偏态正态混合模型(SNMM)及其参数学习算法,并开发了两种基于SNMM的路径规划算法,仿真证明其优于传统高斯混合模型方法。
2024-02-16 cs.MA cs.RO
Comparison of Innovative Strategies for the Coverage Problem: Path Planning, Search Optimization, and Applications in Underwater Robotics
本文比较了TSP、MST和OCP三种覆盖路径规划策略,用于水下机器人检测放射性源,发现OCP在时间受限时更优但计算成本高,MST更快但次优,为任务优先级下的算法选择提供指导。
2025-06-18 cs.RO cs.SY eess.SY
Path planning for unmanned surface vehicle based on predictive artificial potential field. International Journal of Advanced Robotic Systems
Beihang University(北京航空航天大学)
本文提出一种结合时间信息和预测势场的改进方法,用于提升无人水面车辆路径规划的效率和避障能力。
2026-02-22 cs.RO
Robot Motion Planning in Learned Latent Spaces
Stanford University(斯坦福大学)
本文提出了基于潜在采样的运动规划(L-SBMP),一种通过学习可规划的潜在表示来计算复杂机器人系统运动规划的方法。最近的工作在控制机器人系统有效地利用本地,低维嵌入高维动力学。在本文中,我们将这些最新进展与基于采样的运动规划(SBMP)技术相结合,以设计一种能够规划传统方法(例如,类人机器人,甚至是在视觉空间中进行规划的系统)。具体来说,学习的潜在空间是通过一个自动编码网络,一个动态网络,和碰撞检查网络,这反映了SBMP的三个主要算法原语,即状态采样,本地转向,和碰撞检查。值得注意的是,这些网络可以只通过系统状态和动作的原始数据以及监督冲突检查器来训练。在这些网络的基础上,使用基于RRT的算法直接在潜在空间中规划运动-我们将这种探索算法称为学习潜在RRT(L2 RRT)。该算法全局地探索潜在空间,并能够推广到新的环境。整体的方法证明了两个规划问题,即视觉规划问题,规划发生在视觉(像素)空间,和一个人形机器人规划问题。
2018-11-06 cs.RO
HARPS: An Online POMDP Framework for Human-Assisted Robotic Planning and Sensing
University of Colorado Boulder(科罗拉多大学博尔德分校)
提出HARPS框架,结合在线POMDP、多模态语义交互与贝叶斯融合,使机器人利用人类标注的软数据改善环境信念,仿真和人类实验显示显著提升目标捕获效率。
2023-03-28 cs.AI cs.HC cs.RO
Path and trajectory planning of a tethered UAV-UGV marsupial robotic system
Universidad de Antofagasta(安托法加斯塔大学);Universidad de Sevilla(塞维利亚大学);Universidad Pablo de Olavide(巴勃罗·德·奥拉维德大学)
本文提出首个解决非紧绷系绳有袋UAV-UGV系统轨迹规划的方法,基于RRT*路径规划与非线性最小二乘轨迹优化,生成同步无碰撞且平滑可行的轨迹。
2023-07-20 cs.RO
URPlanner: A Universal Paradigm For Collision-Free Robotic Motion Planning Based on Deep Reinforcement Learning
Integrative Sciences and Engineering Programme, NUS Graduate School, National University of Singapore(国家大学学院整合科学与工程计划);Advanced Robotics Centre, National University of Singapore(国家大学新加坡先进机器人中心);Department of Mechanical Engineering, College of Design and Engineering, National University of Singapore(设计与工程学院机械工程系);Singapore MIT Alliance for Research and Technology (SMART) centre(新加坡MIT研究与技术联盟中心)
URPlanner提出一种基于深度强化学习的通用无碰撞运动规划范式,通过参数化任务空间、通用避障奖励及专家数据扩散策略,实现低成本、平台无关且无需逆运动学的机械臂规划。
2025-05-26 cs.RO