We present a novel formulation for motion planning under uncertainties based on variational inference where the optimal motion plan is modeled as a posterior distribution. We propose a Gaussian variational inference-based framework, termed Gaussian Variational Inference Motion Planning (GVI-MP), to approximate this posterior by a Gaussian distribution over the trajectories. We show that the GVI-MP framework is dual to a special class of stochastic control problems and brings robustness into the decision-making in motion planning. We develop two algorithms to numerically solve this variational inference and the equivalent control formulations for motion planning. The first algorithm uses a natural gradient paradigm to iteratively update a Gaussian proposal distribution on the sparse motion planning factor graph. We propose a second algorithm, the Proximal Covariance Steering Motion Planner (PCS-MP), to solve the same inference problem in its stochastic control form with an additional terminal constraint. We leverage a proximal gradient paradigm where, at each iteration, we quadratically approximate nonlinear state costs and solve a linear covariance steering problem in closed form. The efficacy of the proposed algorithms is demonstrated through extensive experiments on various robot models. An implementation is provided in https://github.com/hzyu17/VIMP.


翻译:我们提出了一种基于变分推断的新型不确定性运动规划框架,其中最优运动规划被建模为后验分布。我们提出了一个基于高斯变分推断的框架,称为高斯变分推断运动规划(GVI-MP),通过轨迹上的高斯分布来近似此后验分布。我们证明了GVI-MP框架与一类特殊的随机控制问题对偶,并为运动规划的决策过程引入了鲁棒性。我们开发了两种算法来数值求解该变分推断及其等效的运动规划控制公式。第一种算法采用自然梯度范式,在稀疏运动规划因子图上迭代更新高斯提议分布。我们提出了第二种算法——近端协方差导向运动规划器(PCS-MP),以随机控制形式求解具有附加终端约束的同一推断问题。我们利用近端梯度范式,在每次迭代中对非线性状态成本进行二次近似,并以闭式解求解线性协方差导向问题。通过对多种机器人模型的大量实验,验证了所提算法的有效性。实现代码发布于https://github.com/hzyu17/VIMP。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
70+阅读 · 2022年6月30日
VIP会员
最新内容
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:30
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:43
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:26
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:12
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
7+阅读 · 6月3日
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
17+阅读 · 6月2日
相关VIP内容
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员