Online Searching with an Autonomous Robot
我们讨论了基于可靠性的搜索隐藏在角落后面的对象的在线策略,使用Kurt3D,一个真正的自主移动机器人。这一任务与一些研究得很好的问题密切相关。我们的机器人使用三维激光扫描仪在一个停止,扫描,计划,去建立一个虚拟的三维环境的时尚。除了规划轨迹和避开障碍物外,Kurt3D还能够识别椅子等物体。我们推导出一个实际上有用的和渐近最优的策略,保证了竞争比为2,这显着不同的研究方案,而不需要停止调查的环境。我们的策略被Kurt3D使用,在一个单独的视频中记录。
2004-04-16 cs.DS cs.RO
Asynchronous Indulgent Gathering of Opaque Robots
University of Wroclaw, Poland(波兰沃克劳大学);Indian Institute of Technology Guwahati, India(印度古瓦哈提理工学院);Kent State University, USA(美国肯特州立大学)
本文研究了异步不透明机器人在移动故障模型下的聚集问题,证明了2色灯无解并给出最优的3色灯方案,同时针对未知参数的(N,f)-系统提出了两种具备时间-颜色权衡且最优的确定性算法。
2026-10-16 cs.DC cs.MA cs.RO
On Randomized Searching for Multi-robot Coordination
Czech Institute of Informatics, Robotics, and Cybernetics, Czech Technical University in Prague(捷克布拉格捷克技术大学信息学、机器人学与控制论研究所);Czech Technical University in Prague(布拉格捷克技术大学)
在这一章中,我们提出了一种新的方法来解决协调的移动机器人,其中包括找到一组无碰撞的轨迹在车队中的单个机器人的舰队。这个问题已经被研究了几十年,并且已经引入了许多方法。然而,只有一小部分是适用于在实践中,因为他们的属性-小的计算需求,产生的解决方案接近最优,和完整性。我们提出的方法是基于多机器人的快速探索随机树算法(RRT)的离散环境的变种,并显着提高其性能。虽然该方法生成的解决方案比[23]中提出的最佳最新算法之一稍差,但它解决了ter Morses算法失败的问题。
2020-07-20 cs.RO
Multi-Robot Searching Algorithm Using Levy Flight and Artificial Potential Field
Institute of Parallel and Distributed System (IPVS), University of Stuttgart(斯图加特大学并行与分布式系统研究所(IPVS));Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences(俄罗斯科学院内陆水域生物学研究所)
提出结合Levy飞行和人工势场的多机器人搜索算法,通过实验验证其效率并开发通用框架。
2011-08-29 cs.RO cs.SY eess.SY
Autonomous Interpretation of Demonstrations for Modification of Dynamical Movement Primitives
LCCC Linnaeus Center(LCCC林纳尤斯中心);ELLIIT Excellence Center(ELLIIT卓越中心)
本文提出了一种框架,使机器人操作员能够直观地调整动力学运动原语(DMPs)。通过使用引导通过编程,操作员可以演示纠正轨迹,从而生成一个结合故障轨迹前部分和纠正轨迹后部分的修改DMP。
2019-05-27 cs.RO cs.SY eess.SY
Active Object Perceiver: Recognition-guided Policy Learning for Object Searching on Mobile Robots
Arizona State University(亚利桑那州立大学);Adobe Systems, Inc.(奥多比系统公司);Aibee
我们研究的问题,学习的导航策略的机器人积极寻找感兴趣的对象在室内环境中,仅仅从它的视觉输入。虽然场景驱动的视觉导航已经得到了广泛的研究,以前的努力学习导航策略的机器人找到对象是有限的。这个问题通常比目标场景查找更具挑战性,因为目标对象在视图中可以非常小,并且可以处于任意姿势。我们从主动感知者的角度来处理这个问题,并提出了一个新的框架,该框架集成了基于深度神经网络的对象识别模块和基于深度强化学习的动作预测机制。为了验证我们的方法,我们在仿真数据集(AI 2-THOR)和具有物理机器人的真实环境中进行了实验。我们进一步提出了一个新的衰减奖励函数来学习特定于对象搜索任务的控制策略。实验结果验证了该方法的有效性,在平均轨迹长度和成功率方面均优于竞争方法。
2018-07-30 cs.AI cs.RO
Multi-robot searching with limited sensing range for static and mobile intruders
Department of Electrical Engineering and Computer Science(电气工程与计算机科学系);Indian Institute of Science Education and Research, Bhopal, India(印度科学教育与研究学院,布里帕尔,印度);Department of Computer Science(计算机科学系);Indian Institute of Technology, Mumbai, India(印度理工学院,孟买,印度);Department of Applied Mathematics and Statistics(应用数学与统计学系);Stony Brook University, United States(石溪大学,美国);Nirma University, Ahmedabad, India(尼尔马大学,艾哈迈德abad,印度)
本文研究有限感知多机器人在正交多边形域中搜索静态与移动入侵者的问题,证明其NP难性,并提出基于空间填充曲线、随机搜索与协作随机搜索的高效鲁棒算法,分析机器人数量与搜索时间的权衡。
2025-11-05 cs.CG cs.CR cs.MA
Zero-Shot Object Searching Using Large-scale Object Relationship Prior
Georgia Institute of Technology(佐治亚理工学院)
家庭助理机器人一直是一个长期的研究课题,最大的挑战之一是在住宅环境中搜索所需的对象。以前的对象目标导航需要机器人在未探索的环境中搜索目标对象类别,这可能不适合通常具有一定程度的环境语义知识(例如静态家具的位置)的家庭助理机器人。在我们的方法中,我们利用这些知识和事实,即目标对象可能位于靠近其相关对象的有效导航。为了实现这一点,我们训练一个图神经网络使用Visual Genome数据集来学习对象共现关系,并制定搜索过程迭代预测目标对象可能位于的可能区域。这种方法完全是zero-shot,这意味着它不需要在测试环境中进行新的精确对象相关。我们的经验表明,我们的方法优于以前的相关对象搜索算法。由于我们的最终目标是构建完全自主的日常使用的助手机器人,我们进一步集成了任务规划器,用于解析自然语言并生成任务完成计划,并使用对象导航来执行人类指令。我们在AI 2-THOR模拟器和真实环境中的Stretch机器人中证明了我们提出的管道的有效性。
2023-03-10 cs.RO
Experimentation on the motion of an obstacle avoiding robot
Nile University of Nigeria(尼日利亚尼罗河大学)
智能机器人可用于人类面临重大风险的应用(如核,太空,军事),应用的经济或卑微性质导致人类工人的低效使用(服务业,农业),用于存在巨大风险的人道主义用途(排雷,城市搜索和救援)。本文在人工智能搜索算法的一个重要领域--生成树中搜索最短可能解进行了实验。我们将集中讨论爬山算法,这是人工智能中最简单的搜索算法之一。该算法是帮助专家系统在每个状态、每个节点上进行决策的最合适的搜索方法之一。实验机器人将通过使用插入其上的传感器来穿越迷宫。使用的机器人是E.V.3 Lego Mind storms,具有用于编程LabView的本地软件。我们选择这个机器人的原因是它可以快速与传感器交互,并且可以通过多种方式进行重建。这个程序机器人将计算出最佳的可能性,找到出路的迷宫。迷宫是由木材制成的,它是可调的,因为机器人应该能够以任何设计离开迷宫。
2019-07-25 cs.AI cs.RO
Optimal Distributed Searching in the Plane with and without Uncertainty
University of Waterloo(滑铁卢大学)
我们考虑的问题,多个代理或机器人搜索一个目标在飞机上。这是由于在公海上的搜索和救援行动(SAR),过去通常是由几艘船只执行,最近则是由成群的无人驾驶飞机和/或无人水面船只执行。以有效的方式协调这样的搜索是一项重要的任务。在本文中,我们首先开发了一个最佳的策略,从一个共同的起源和单位速度移动的k机器人搜索。然后,我们将该模型的结果应用于更现实的场景,例如不同的搜索速度、搜索工作的延迟到达时间以及在能见度较差的条件下检测到的低概率。我们发现,令人惊讶的是,理论上的理想化模型仍然支配着某些适当的微小调整的搜索。
2015-06-25 cs.RO
Motion Generation Considering Situation with Conditional Generative Adversarial Networks for Throwing Robots
Saitama University(埼玉大学);Preferred Networks(Preferred Networks公司)
当机器人在杂乱的环境中工作时,运动的约束经常变化,即使对于相同的任务,所需的动作也会发生变化。然而,从直接计算规划复杂的运动具有导致性能差的局部最优的风险。此外,机器学习方法通常需要针对新情况进行重新学习。在本文中,我们提出了一种通过使用条件生成对抗网络(cGAN)来搜索适当运动的方法,cGAN可以通过模仿训练数据集来生成基于条件的运动。通过为任务训练具有各种运动的cGAN,其潜在空间由任务的有效运动来实现。通过搜索训练cGAN的潜在空间而不是运动空间,可以有效地找到合适的运动,同时避免不良的局部最优。我们证明了所提出的方法成功地工作在数值模拟和真实的机器人实验中的对象投掷任务给定的目标位置。该方法比直接搜索动作空间的精度高3倍,计算时间快2.5倍。
2019-10-08 cs.LG cs.RO
IOSG: Image-driven Object Searching and Grasping
Univ. of Minnesota(明尼苏达大学)
本文提出图像驱动的物体搜索与抓取方法IOSG,通过目标相似度网络和分层策略实现新颖目标在杂乱环境中的搜索、推动与抓取,并在仿真和真实机器人上取得高成功率。
2023-08-10 cs.RO
Provable Methods for Searching with an Imperfect Sensor
Stony Brook University(石溪大学);TU Braunschweig(布伦瑞克工业大学)
针对带不完美传感器的移动机器人在总时间预算下最大化目标检测概率的搜索路径规划问题,提出了带性能保证的快速算法,补充了复杂度结果并开展实验验证。
2024-10-08 cs.CG cs.RO
GM-PHD Filter for Searching and Tracking an Unknown Number of Targets with a Mobile Sensor with Limited FOV
Virginia Tech(弗吉尼亚理工大学);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);University of Maryland(马里兰大学)
我们研究的问题,搜索和跟踪一组移动目标使用一个有限的视野(FOV)传感器的机器人。环境中存在的目标的实际数量事先并不知道。我们提出了一个搜索和跟踪框架的基础上贝叶斯随机有限集(RFSs)的概念。具体而言,我们概括了高斯混合概率假设密度(GM-PHD)过滤器,这是以前应用于跟踪问题,允许同时搜索和跟踪有限的FOV传感器。提出的框架可以提取单个目标的轨迹,以及估计目标的数量和空间密度。我们还展示了如何使用高斯过程(GP)回归在这个框架中提取和预测非线性目标轨迹。我们证明了我们的技术的有效性,通过代表性的模拟和从空中机器人收集的真实数据。
2021-05-10 cs.RO
Improving through Interaction: Searching Behavioral Representation Spaces with CMA-ES-IG
CSAIL/AeroAstro, Massachusetts Institute of Technology(CSAIL/AeroAstro,麻省理工学院);Department of Computer Science, University of Southern California(计算机科学系,南加州大学)
本文提出CMA-ES-IG算法,通过整合用户体验考虑,提升机器人行为偏好学习的效率和鲁棒性。
2026-03-09 cs.AI cs.HC cs.RO
Resilience in multi-robot multi-target tracking with unknown number of targets through reconfiguration
University of Southern California(南加州大学)
我们解决的问题,保持资源的可用性在一个网络化的多机器人团队进行分布式跟踪未知数量的目标在感兴趣的环境。基于我们的模型,机器人配备了传感和计算资源,使他们能够合作跟踪一组目标的环境中使用分布式概率假设密度(PHD)过滤器。我们使用机器人的传感器测量噪声协方差矩阵的轨迹来量化其传感质量。在执行跟踪任务时,如果机器人经历传感器质量降级,则机器人团队的通信网络被重新配置,使得具有故障传感器的机器人可以与其他机器人共享信息,以提高团队的目标跟踪能力,而无需强制执行活动通信链路的数量的大的变化。一个监控团队的中央系统执行所有的网络重新配置计算。我们考虑两种不同的PHD融合方法在本文中,并提出了四种不同的混合半定规划(MISDP)配方(两个配方为每个PHD融合方法),以实现我们的目标。所有四个MISDP配方进行了验证模拟。
2020-04-15 cs.MA cs.RO cs.SY
Embodying Multi-Hand Manipulation Policies by Searching the Assignment and Null Spaces
研究多臂机器人执行操作策略的问题,基于冲突搜索构建框架,通过搜索轨迹分配空间和零空间,统一处理分配与零空间运动,有效解决多手操作策略执行难题,实现多臂机器人协调操作。
2026-07-27 cs.RO
SOCRATES: Text-based Human Search and Approach using a Robot Dog
Korea University(高丽大学);Queens University(女王大学)
本文提出SOCRATES模型,利用大型预训练模型实现基于文本描述的机器人搜索目标人,并采用混合学习框架生成友好接近运动,通过仿真和真实实验验证。
2023-06-18 cs.AI cs.RO
Search-based Planning for Active Sensing in Goal-Directed Coverage Tasks
Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学)
机器人覆盖的路径规划是确定无碰撞机器人轨迹的任务,该轨迹观察环境中的所有兴趣点。用于此类任务的机器人通常能够在导航期间对机载观测传感器进行主动控制。在本文中,我们解决的问题,规划机器人和传感器的轨迹,最大限度地提高信息增益,在这样的任务中,机器人需要覆盖的兴趣点与其传感器的足迹。基于搜索的规划者一般保证完整性和可证明的边界次优相对于底层图离散化。然而,在机器人和传感器的状态变量的关节空间中搜索kinodynamically可行的路径与标准的搜索是计算昂贵的。我们提出了两种替代的基于搜索的方法来解决这个问题。第一个解决了机器人和传感器的轨迹独立地在解耦的状态空间,同时保持在搜索过程中的传感器航向的历史。第二种是两步方法,首先在解耦状态空间中快速计算解,然后通过在联合空间中搜索其局部邻域以获得更好的解来细化它。我们评估我们的方法在模拟与kinodynamically约束的无人驾驶飞行器执行覆盖在2D环境中,并显示其优点。
2020-11-14 cs.RO
Search-Based Online Trajectory Planning for Car-like Robots in Highly Dynamic Environments
The Chinese University of Hong Kong(香港中文大学);Southern University of Science and Technology(南方科技大学);Shenzhen Research Institute of the Chinese University of Hong Kong(香港中文大学深圳研究院)
本文提出了一种基于搜索的部分运动规划器,以产生动态可行的轨迹,车式机器人在高度动态环境。规划者通过探索建立在运动基元上的状态图来搜索平滑、安全和接近时间最优的轨迹,运动基元是通过离散化时间维度和控制空间生成的。为了实现快速的在线规划,我们首先提出了一个有效的路径搜索算法的基础上的运动基元的聚合和修剪。然后,我们提出了一个快速的碰撞检测算法,考虑到运动的障碍物的运动。该算法将机器人与障碍物之间的相对运动线性化,然后通过比较点-线距离来检查碰撞。该规划器利用快速搜索和碰撞检测算法,能够有效、安全地探索状态时间空间,生成近时间最优解。大量实验结果表明,该方法能够在毫秒级内生成可行轨迹,同时保持较高的成功率,具有明显的优越性。
2020-11-07 cs.RO
Decentralized Informative Path Planning with Exploration-Exploitation Balance for Swarm Robotic Search
University at Buffalo(布法罗大学)
群机器人搜索涉及在未知环境中搜索目标(例如,用于搜索和救援或危险定位),使用大量协作的简单移动机器人。在这样的应用中,分散的群系统被吹捧为他们的任务/覆盖范围的可扩展性,时间效率,和容错。为了指导这种群体系统的行为,有两大类方法可用,即自然启发的群体算法和多机器人搜索方法。然而,同时提供计算高效的可扩展性和对所展示的行为的基本见解(而不是黑盒行为模型),在这两类方法中的任一种下仍然具有挑战性。在本文中,我们开发了一个重要的扩展批量贝叶斯搜索方法的应用程序,体现群体系统,在物理二维空间搜索。主要贡献在于:1)设计一个采集功能,不仅平衡整个群体的探索和利用,而且还允许对轨迹上的知识提取进行建模; 2)开发其分布式实现,以允许群机器人进行异步任务推理和路径规划。由此产生的集体信息路径规划方法进行测试的目标搜索的情况下,研究不同的复杂性,目标产生的空间变化(可测量)的信号。显着优越的性能,在任务完成效率方面,观察到相比,穷举搜索和随机游走基线,以及良好的性能可扩展性,随着群体规模的增加。
2019-05-31 cs.MA cs.RO
Real-Time Distributed Infrastructure-free Searching and Target Tracking via Virtual Pheromones
George Mason University(乔治梅森大学)
本文提出一种结合分布式信息素覆盖控制与目标选择机制的完全分布式方法,使多智能体在未知无基础设施环境中协作搜索并跟踪目标,并在轻于空气多机器人系统上实现验证。
2024-03-29 cs.RO
Enhanced Robot Motion Block of A-star Algorithm for Robotic Path Planning
University of Aizu(会津大学);Chowagiken Corp.(Chowagiken公司)
针对A*算法在机器人路径规划中因运动块导致性能次优的问题,提出最优运动块尺寸选择与自适应代价函数,显著减少搜索节点和时间复杂度,同时保持路径代价。
2023-12-25 cs.RO
Scalable Asymptotically-Optimal Multi-Robot Motion Planning
Rutgers University(罗格斯大学);Tel Aviv University(特拉维夫大学)
在多机器人运动规划问题中寻找渐近最优路径,原则上可以在空间中所有机器人的复合配置空间中使用基于采样的规划器来实现。这个空间的维数随着机器人的数量而增加,使得这种方法不切实际。这项工作的重点是耦合多机器人问题,提供渐近最优的可扩展的基于采样的规划。它扩展了dRRT方法,该方法提出为每个机器人构建路线图,并在复合配置空间中搜索隐式路线图。这项工作提出了一种新的方法,dRRT *,并发展理论的可扩展收敛到多机器人问题的最佳路径。模拟实验表明,dRRT * 收敛到高质量的路径,同时扩展到更高数量的机器人,其中天真的方法失败。此外,dRRT * 适用于高维问题,例如机器人操作器的规划
2017-07-03 cs.MA cs.RO
POMDPs for Robotic Arm Search and Reach to Known Objects
Florida Institute of Technology(佛罗里达理工学院)
我们提出了一种基于概率模型的方法,特别是POMDPs,计划优化搜索过程中的已知对象的智能眼手机械臂。在办公室里寻找和伸手去拿一个已知的物体(一支笔、一本书或一把锤子)是人类在日常活动中经常执行的一项操作。智能机器人手臂在其预期服务的各种应用中没有理由不会经常遇到这个问题。这个问题遭受来自两个缺乏信息的对象的位置,从嘈杂的传感器,不完美的模型的目标对象,不完美的环境模型,并从近似计算的不确定性。概率模型的使用帮助我们至少减轻了其中的一些挑战,接近这一重要任务的最优状态。
2017-04-26 cs.RO
A New Robot Arm Calibration Method Based on Cubic Interpolated Beetle Antennae Search Approach
Chongqing University of Posts and Telecommunications(重庆邮电大学);Swansea University(斯旺西大学)
工业机器人手臂对于智能制造非常重要。工业机器人手臂通常具有高重复定位精度,但其绝对定位精度较低,这极大地限制了其在汽车制造等高精度制造中的应用。针对这一热点问题,提出了一种基于三次插值甲虫天线搜索的机器人手臂标定方法。这项研究有三个想法:提出了一种新的CIBAS算法,该算法能有效地解决Beetle搜索算法中的局部最优问题; 2)利用粒子滤波器降低非高斯噪声的影响; 3)提出了一种新的CIBAS算法和粒子滤波器相结合的标定方法,用于搜索最优的运动学参数。在ABB IRB 120工业机器人手臂上的实验结果表明,所提出的方法实现了更高的校准精度比几个国家的最先进的校准方法。
2022-04-13 cs.RO
Visual search and recognition for robot task execution and monitoring
Sapienza University of Rome(罗马第一大学)
在环境中进行相关目标的视觉搜索是机器人的一项重要技能。我们提出了一个初步的框架,机器人任务的执行监视器,照顾机器人的态度,以视觉搜索环境中涉及的任务的目标。视觉搜索也与从故障中恢复有关。该框架利用深度强化学习来获取"常识"场景结构,并利用深度卷积网络来检测对象及其之间的相关关系。该框架建立在这些方法的基础上,引入了基于视觉的执行监控,它使用经典的规划作为任务执行的骨干。实验结果表明,提出的基于视觉的执行监视器的机器人可以完成简单的任务,并可以从故障中恢复自主。
2019-02-07 cs.AI cs.CV cs.RO
Coordinated exploration for labyrinthine environments with application to the Pursuit-Evasion problem
Laboratoire Leibniz(莱布尼茨实验室)
本文介绍了一种多机器人协作的方法来解决具有全方位视觉传感器的移动机器人的“追逐逃避”问题。这种方法的主要特点是实现机器人之间的真正合作的基础上知识共享,使他们作为一个团队工作。一个完整的算法计算的运动策略的机器人。该算法基于搜索环境中的临界点。最后给出了一种协商协议,该协议将探索任务在团队中进行分配,并从机器人资源中获取最佳结果。
2018-10-19 cs.AI cs.RO
A Cognitive Model for Humanoid Robot Navigation and Mapping using Alderbaran NAO
本文的目的是建立人形机器人的认知模型,特别是对人形机器人的导航和地图绘制感兴趣。使用的代理是Alderbaran NAO机器人。该框架有效地应用于集成人工智能,计算机视觉和信号处理问题。我们的模型可以分为两个部分,认知映射和感知。认知映射被假设为三个部分,其表示被提出为一个网络的ASR,一个MFIS,和一个层次的地方代表。另一方面,感知是传统的计算机视觉问题,即图像传感、特征提取和感兴趣目标跟踪。我们项目的要点可以总结如下。首先,机器人应该意识到它在哪里。第二,我们想测试人类如何绘制环境地图的理论。人形机器人将视觉机制与计算机视觉技术相结合,启发了人类的视觉搜索。
2014-07-21 cs.RO
Information-theoretic Model Identification and Policy Search using Physics Engines with Application to Robotic Manipulation
Rutgers University(罗格斯大学)
我们考虑的问题,一个机器人学习的机械性能的对象,通过与对象的物理交互,并引入一个实用的,数据高效的方法来识别这些对象的运动模型。所提出的方法利用物理引擎,其中机器人试图通过在不同的参数值下模拟其运动来识别物体的惯性和摩擦参数,并识别那些导致与观察到的真实运动相匹配的模拟的参数。该问题在贝叶斯优化框架中得到解决。相同的框架用于在线识别对象的模型和搜索将根据所识别的模型最小化给定成本函数的策略。仿真和实际机器人的实验结果表明,该方法优于最先进的无模型强化学习方法。
2017-03-22 cs.AI cs.LG cs.RO
Joint-Space Multi-Robot Motion Planning with Learned Decentralized Heuristics
California Institute of Technology(加州理工学院)
提出一种利用去中心化数据驱动启发式偏置集中式采样树搜索的多机器人运动规划方法,有效解决了高维关节空间规划难题,支持多达16个机器人的规划。
2023-11-21 cs.RO
Autonomous and Adaptive Role Selection for Multi-robot Collaborative Area Search Based on Deep Reinforcement Learning
Xi’an Jiaotong University(西安交通大学);Chang’an University(长安大学);Shandong University(山东大学)
本文提出基于分层多智能体深度强化学习的多机器人协同区域搜索方法,通过上层角色选择与智能角色切换机制交替促进探索和覆盖,实验验证了其可扩展性和泛化能力。
2023-12-04 cs.RO
MLLM-Search: A Zero-Shot Approach to Finding People using Multimodal Large Language Models
University of Toronto(多伦多大学)
针对机器人在无先验知识且目标人物日程变化的场景下找人的挑战,本文提出MLLM-Search零样本架构,利用MLLM结合视觉提示和空间思维链生成搜索路径,实验表明其在搜索效率和泛化能力上优于现有方法。
2024-11-27 cs.AI cs.LG cs.RO
Search-Based Task Planning with Learned Skill Effect Models for Lifelong Robotic Manipulation
Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学)
部署在许多现实环境中的机器人需要能够随着时间的推移获得新技能并解决新任务。以前的技能规划工作通常对技能和任务的结构做出假设,例如子目标技能,共享技能实现或特定于任务的计划框架,这限制了对新技能和任务的适应。相比之下,我们建议通过使用在模拟中学习的高级技能效果模型在参数化技能空间中进行联合搜索来进行任务规划。我们使用迭代训练过程来有效地生成相关数据来训练这样的模型。我们的方法允许灵活的技能参数化和任务规范,以促进终身学习的通用领域。实验表明,我们的规划者能够以终身的方式整合新技能,在训练和测试任务中以更低的成本找到新的任务策略。我们还表明,我们的方法可以转移到现实世界中,而无需进一步微调。
2022-04-14 cs.RO
LAMP: Long-Horizon Adaptive Manipulation Planning for Multi-Robot Collaboration in Cluttered Space
Robotics Institute, Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学机器人研究所)
提出LAMP框架,结合学习生成的操作模型与两种规划器(LAMPA*和LAMP-Lazy),实现多机器人在密集杂乱环境中的长时域协作操作规划,解决现有方法无法处理的复杂任务。
2026-07-09 cs.RO
Virtual Adversarial Humans finding Hazards in Robot Workplaces
Karlsruhe Institute of Technology(卡尔斯鲁厄理工学院)
在工业机器人工作场所的规划阶段,需要进行危险分析,以便识别对人类工人的潜在危险,并采取适当的安全措施。现有的危险分析方法使用人类推理、清单和/或抽象系统模型,这限制了详细程度。我们提出了一种新的方法,框架的危险分析作为一个搜索问题,在动态仿真环境。我们的目标是通过搜索导致危险情况的模拟序列来识别工作场所危险。我们解决这个搜索问题,将虚拟人到工作场所的模拟模型。这些虚拟人以对抗的方式行事:他们学会挑起不安全的情况,从而发现工作场所的危险。虽然这种方法不能取代彻底的危险分析,但它可以帮助发现否则可能被忽视的危险,特别是在早期开发阶段。因此,它有助于防止在后期开发阶段进行昂贵的重新设计。为了验证,我们在六个不同的示例场景中进行了危险分析,这些场景反映了典型的工业机器人工作场所。
2021-03-01 cs.RO
An Architecture for Person-Following using Active Target Search
提出了一种基于主动搜索的人跟随机器人的新体系结构。所提出的系统可以实时应用于一般的移动机器人学习的人的功能,检测和跟踪,并最终向该人导航。要想成功地跟踪人,感知、规划和机器人行为需要适当地整合。为此,提出了一种主动目标搜索能力,包括预测和导航到有利位置,以找到人类目标。所提出的能力旨在提高在拥挤环境等动态条件下跟踪和跟随人的鲁棒性和效率。提出了一种多模态传感器信息融合的方法,将RGB-D传感器与激光扫描仪融合,实现对人体目标的鲁棒跟踪和识别。研究了用于跟踪人体的贝叶斯滤波算法和用于预测人体运动轨迹的回归算法。为了实现机器人的自主性,该框架采用了行为树结构.使用丰田人类支持机器人(HSR),实时实验表明,该架构可以产生快速,有效的人跟随行为。
2018-09-24 cs.RO
Semantic Area Graph Reasoning for Multi-Robot Language-Guided Search
本文提出语义区域图推理框架,通过结构化语义拓扑抽象实现多机器人语义搜索,提升复杂室内环境中的目标搜索效率。
2026-04-17 cs.RO
Graph-based Simultaneous Coverage and Exploration Planning for Fast Multi-robot Search
Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学)
在大型未知环境中,通过并行化工作,使用多机器人舰队可以使搜索操作更加省时。这意味着机器人必须有效地执行协作映射(探索),同时搜索受害者的区域(覆盖范围)。以前的同步绘图和规划技术将这些问题视为单独的,并且没有利用统一方法的可能性。我们提出了一种新的探索覆盖规划器的桥梁映射和搜索域的随机树的增长集植根于通过映射产生的姿态图,以生成感兴趣的点,或任务。此外,重要的是,机器人首先优先考虑高信息任务,通过平衡覆盖和探索,在最短的时间内找到最多的受害者,这是目前的方法没有解决的。为了实现这一目标,我们还提出了一个新的多机器人任务分配器,制定了一个概念的层次信息启发式的时间关键的协作搜索。我们的研究结果表明,我们的算法产生了20%以上的覆盖效率,定义为平均每秒覆盖面积,与现有的最先进的。我们的算法和我们的多机器人搜索堆栈的其余部分是基于ROS和开源
2023-03-03 cs.MA cs.RO cs.SY
Information-Theoretic Based Target Search with Multiple Agents
The University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校)
提出了一种异构机器人团队在现实环境中进行目标搜索的在线路径规划和运动生成算法。每个机器人的路径选择使用信息理论公式进行优化,并依次计算每个代理。首先,我们生成候选轨迹采样来自垂直细胞分解和局部前沿点的全球航点。从这个集合中,我们选择具有最大信息增益的路径。我们证明了该算法提供的层次顺序决策结构是可扩展的多个代理在模拟设置。我们还验证了我们的框架在现实世界中的公寓设置使用两个机器人团队组成的Unitree A1四足和丰田HSR移动机械手寻找一个人。代理商利用一个有效的领导者-追随者通信结构,只有关键信息共享。
2021-07-27 cs.RO
Robot navigation and target capturing using nature-inspired approaches in a dynamic environment
ABV-Indian Institute of Information Technology and Management, Gwalior(阿塔尔·比哈里·瓦杰帕伊印度信息技术与管理学院,瓜廖尔);Indian Institute of Information Technology, Pune(印度信息技术学院,浦那)
三维环境中的路径规划和目标搜索是机器人领域的一项具有挑战性的任务。这是一个优化问题,因为从源到目的地的路径必须是最优的。本文的目的是在动态环境中生成无碰撞轨迹。路径规划问题在军事、搜索和救援任务以及救生任务中具有极其重要的意义。在其运行期间,无人驾驶飞行器在敌对环境中运行,需要更快的重新规划以尽可能最佳地到达目标。本文提出了一种新的方法,层次规划使用多分辨率抽象层次快速重新规划。经济约束,如路径长度,总的路径规划时间和转弯的数量被考虑到的任务使用的成本函数。实验结果表明,层次版本的GSO提供了更好的性能相比,BBO,IWO及其层次版本。
2019-11-06 cs.AI cs.RO
Neural Graph Evolution: Towards Efficient Automatic Robot Design
University of Toronto(多伦多大学);Vector Institute(矢量研究所);NVIDIA(英伟达)
尽管最近在机器人运动控制方面取得了成功,但机器人的设计在很大程度上依赖于人类工程学。自动机器人设计是一个长期的研究课题,但最近的进展已经放缓,由于大的组合搜索空间和难以评估发现的候选人。为了解决这两个挑战,我们制定了自动机器人设计的图搜索问题,并在图空间进行进化搜索。我们提出了神经图进化(NGE),它对当前候选人进行选择,并迭代地进化新的候选人。与以往的方法不同,NGE使用图神经网络参数化的控制策略,这减少了评估成本的帮助下,从以前评估的设计的技能转移到新的候选人。此外,NGE通过引入模型的不确定性来应用不确定性图变异(GM-UC),通过平衡探索和利用来减少搜索空间。我们表明,NGE显着优于以前的方法的数量级。如实验所示,NGE是第一个可以自动发现运动学上首选的机器人图形结构的算法,例如具有两个对称的扁平侧鳍和尾巴的鱼,或者具有运动前腿和后腿的猎豹。NGE在一台64 CPU核的Amazon EC2机器上一天之内就有效地解决了搜索问题,而不是在数周内使用数千个核心。
2019-06-12 cs.LG cs.NE cs.RO
Fast Certification of Collision Probability Bounds with Uncertain Convex Obstacles
Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院)
为了在不确定的环境中做出反应,机器人需要能够快速估计它们与环境碰撞的风险。这种能力对于计划(确保计划保持可接受的安全水平)和执行(当风险超过某个阈值时提供实时警告)都很重要。现有的估计这种风险的方法往往局限于简化的几何模型(如点机器人);其他处理复杂的几何形状,但对于许多应用程序太慢。在本文中,我们提出了两种算法,通过搜索捕获碰撞概率质量的证书区域,同时避免机器人之间的碰撞和不确定的障碍物的风险快速计算上界。这些算法具有强大的理论保证,即真实风险不会超过估计值,通过凸分解支持任意几何形状,并在代表性场景中提供快速查询时间($<200μ$ s)。我们表征这些算法在不同复杂度的环境中的性能,表现出至少一个数量级的加速比现有技术。
2020-03-17 cs.RO
Distributed Multi-Robot Multi-Target Simultaneous Search and Tracking in an Unknown Non-convex Environment
School of Electrical and Automation Engineering, Nanjing Normal University(电气与自动化工程学院,南京师范大学);Department of Mechanical Engineering, Temple University(机械工程系, Temple大学)
针对未知非凸环境中多机器人需同时完成探索、搜索与目标跟踪的难题,提出融合前沿探索、Lloyd 保证覆盖和传感器多目标跟踪的运动规划框架,并经 MATLAB 仿真验证其优于标准方法。
2025-09-27 cs.RO
Technical Report: Cooperative Multi-Target Localization With Noisy Sensors
University of Pennsylvania(宾夕法尼亚大学)
本技术报告是2013年IEEE机器人与自动化国际会议(ICRA)接受的论文“带噪声传感器的协作多目标定位”的扩展版本。本文讨论了一个未知数量的静态目标搜索的任务,在一个已知的障碍地图使用一组移动机器人配备了嘈杂的,有限的视野传感器。这种传感器可能无法检测到可见目标的子集或返回假阳性检测。这些测量集用于使用概率假设密度或PHD过滤器来定位目标。机器人在本地点对点的基础上相互通信,并通过接入点与服务器或云进行通信,交换测量结果和姿势,以更新他们对目标的信念并计划未来的行动。该服务器提供了一种机制来收集和综合来自所有机器人的信息,并将全局(尽管有时间延迟)的信念状态共享给接近接入点的机器人。我们设计了一个分散控制计划,利用这种通信架构和PHD表示的信念状态。具体来说,机器人移动,以最大限度地提高目标集和测量之间的互信息,自我收集和那些可通过访问服务器,平衡本地探索与共享知识的团队。此外,机器人与探索环境中同一局部区域的其他机器人协调其动作。
2013-02-15 cs.MA cs.RO
Zero-shot Active Visual Search (ZAVIS): Intelligent Object Search for Robotic Assistants
Korea University(高丽大学);Allen Institute for AI(艾伦人工智能研究所);Queens University(皇后大学)
在本文中,我们专注于使用配备有视觉传感器的移动机器人(例如,RGBD相机)。传统的主动视觉搜索预先定义了一组要搜索的对象,使得这些技术在实践中受到限制。为了提供更多的灵活性,在主动视觉搜索,我们提出了一个系统,用户可以输入目标命令使用自由形式的语言,我们称之为这个系统的主动视觉搜索在野外(AVSW)。AVSW通过由静态地标(例如,书桌或床)。为了有效地规划目标搜索模式,AVSW在决定首先访问哪些地标时考虑基于常识知识的同现和预测不确定性。我们验证了所提出的方法相对于SR(成功率)和SPL(成功加权路径长度)在模拟和现实世界的环境。在模拟场景中,所提出的方法在SPL方面优于以前的方法,平均差距为0.283。我们进一步证明AVSW与先锋-3AT机器人在现实世界中的研究。
2023-02-07 cs.CV cs.RO
Deep reinforcement learning for the olfactory search POMDP: a quantitative benchmark
Aix Marseille Univ(艾克斯-马赛大学);CNRS(法国国家科学研究中心);Centrale Marseille(马赛中央理工学院);IRPHE(艾克斯-马赛大学流体力学与声学研究所)
嗅觉搜索POMDP(部分可观察马尔可夫决策过程)是一个顺序决策问题,旨在模仿昆虫在湍流中搜索气味源所面临的任务,其解决方案已应用于嗅探机器人。由于精确的解决方案是遥不可及的,挑战在于找到最好的近似解决方案,同时保持合理的计算成本。我们提供了基于深度强化学习的求解器与传统POMDP近似求解器的定量基准测试。我们表明,深度强化学习是标准方法的一种有竞争力的替代方法,特别是在生成适合机器人的轻量级策略方面。
2023-03-20 cs.RO physics.bio-ph physics.flu-dyn
Path Planning for Air-Ground Robot Considering Modal Switching Point Optimization
Tsinghua University(清华大学);University of Michigan(密歇根大学)
针对空地机器人路径规划忽视搜索速度与起降点优化的问题,提出一种结合平面与空间搜索的轻量级全局规划方法,优化模态切换点,仿真证明生成路径更省时节能。
2023-05-14 cs.AI cs.RO
Human-Robot Collaborative Minimum Time Search through Sub-priors in Ant Colony Optimization
Institut de Robòtica i Informàtica Industrial (CSIC-UPC)(机器人学与信息研究所(西班牙国家研究委员会-加泰罗尼亚理工大学联合机构))
本文提出SP-MTS-ACO算法,结合CNN先验概率与智能体子先验偏好,解决人机协作最小时间搜索问题,并在真实实验中验证了其在保持效率的同时提升用户搜索感知。
2024-10-01 cs.AI cs.RO