For safe operation, a robot must be able to avoid collisions in uncertain environments. Existing approaches for motion planning with uncertainties often make conservative assumptions about Gaussianity and the obstacle geometry. While visual perception can deliver a more accurate representation of the environment, its use for safe motion planning is limited by the inherent miscalibration of neural networks and the challenge of obtaining adequate datasets. In order to address these imitations, we propose to employ ensembles of deep semantic segmentation networks trained with systematically augmented datasets to ensure reliable probabilistic occupancy information. For avoiding conservatism during motion planning, we directly employ the probabilistic perception via a scenario-based path planning approach. A velocity scheduling scheme is applied to the path to ensure a safe motion despite tracking inaccuracies. We demonstrate the effectiveness of the systematic data augmentation in combination with deep ensembles and the proposed scenario-based planning approach in comparisons to state-of-the-art methods and validate our framework in an experiment involving a human hand.


翻译:为了安全操作,机器人必须能够避免在不确定的环境中发生碰撞。现有的具有不确定性的运动规划方法往往对高斯性和障碍几何法作出保守的假设。视觉感能更准确地反映环境,但安全运动规划的使用却因神经网络固有的误差和获取足够数据集的挑战而受到限制。为了应对这些模仿,我们提议使用经过系统扩大数据集培训的深层语系分割网络的集合,以确保可靠的概率占用信息。为避免运动规划期间的保守主义,我们直接采用基于情景的路径规划方法的概率感。尽管跟踪不准确,但仍对确保安全运动的路径采用速度排期计划。我们展示了系统化数据增强与深层组合和拟议基于情景的规划方法相结合在比较最新技术方法方面的有效性,并在涉及人类手的实验中验证了我们的框架。

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