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边看边跳:高自由度机器人的同步运动与感知规划

机器人学 2026-01-15 v2

摘要

动态空间中机器人的大多数常见任务要求环境被定期且主动地感知,其中许多任务明确要求物体或人员处于视野内,即用于监控或安全。然而,同时求解运动与感知任务具有挑战性,因为这些目标往往施加相互冲突的要求。此外,虽然机器人必须快速响应环境变化,但在运行时直接评估感知质量(如物体检测置信度)往往代价高昂或不可行。这个问题在以人为中心的环境中尤为重要,例如家庭和医院,其中有效的感知对于安全可靠运行至关重要。在本工作中,我们从起始配置到目标配置,在静态和动态环境中为高自由度(DoF)机器人求解具有连续感知约束的运动规划问题。我们提出了一种 GPU 并行化的感知得分引导概率路线图规划器,并配备神经代理模型(PS-PRM)。与现有的主动感知、视觉感知感知或基于学习的规划器不同,我们的工作将感知任务和约束直接整合到运动规划公式中。我们的方法使用神经代理模型近似感知得分,将其纳入路线图,并利用 GPU 并行性实现在动态设置中的高效在线重规划。我们证明,在仿真和真实机器人实验中,我们的规划器在高自由度机器人上均优于基线方法。

关键词

引用

@article{arxiv.2509.19610,
  title  = {Look as You Leap: Planning Simultaneous Motion and Perception for High-DOF Robots},
  author = {Qingxi Meng and Emiliano Flores and Carlos Quintero-Peña and Peizhu Qian and Zachary Kingston and Shannan K. Hamlin and Vaibhav Unhelkar and Lydia E. Kavraki},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2509.19610},
  year   = {2026}
}

备注

20 pages, 13 figures, under review