Many practical applications of robotics require systems that can operate safely despite uncertainty. In the context of motion planning, two types of uncertainty are particularly important when planning safe robot trajectories. The first is environmental uncertainty -- uncertainty in the locations of nearby obstacles, stemming from sensor noise or (in the case of obstacles' future locations) prediction error. The second class of uncertainty is uncertainty in the robots own state, typically caused by tracking or estimation error. To achieve high levels of safety, it is necessary for robots to consider both of these sources of uncertainty. In this paper, we propose a risk-bounded trajectory optimization algorithm, known as Sequential Convex Optimization with Risk Optimization (SCORA), to solve chance-constrained motion planning problems despite both environmental uncertainty and tracking error. Through experiments in simulation, we demonstrate that SCORA significantly outperforms state-of-the-art risk-aware motion planners both in planning time and in the safety of the resulting trajectories.


翻译:机器人的许多实际应用需要能够在不确定的情况下安全操作的系统。 在运动规划方面,两种类型的不确定性在规划安全的机器人轨道时特别重要。第一种是环境不确定性 -- -- 附近障碍位置的不确定性,这些障碍来自传感器噪音,或(在障碍的未来位置)预测错误。第二类不确定性是机器人自身状态的不确定性,通常是跟踪或估计错误造成的。为了实现高度安全,机器人有必要考虑这两种不确定性的来源。在本文中,我们提出了一种有风险的轨迹优化算法,称为 " 风险优化的序列控制(SCORA) ",以解决尽管环境不确定性和跟踪错误但受机会限制的动作规划问题。我们通过模拟实验表明,SCORA在规划时间和由此形成的轨迹的安全性方面,都明显超越了最先进的风险意识动态规划者。

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