Bayesian inference has many advantages in robotic motion planning over four perspectives: The uncertainty quantification of the policy, safety (risk-aware) and optimum guarantees of robot motions, data-efficiency in training of reinforcement learning, and reducing the sim2real gap when the robot is applied to real-world tasks. However, the application of Bayesian inference in robotic motion planning is lagging behind the comprehensive theory of Bayesian inference. Further, there are no comprehensive reviews to summarize the progress of Bayesian inference to give researchers a systematic understanding in robotic motion planning. This paper first provides the probabilistic theories of Bayesian inference which are the preliminary of Bayesian inference for complex cases. Second, the Bayesian estimation is given to estimate the posterior of policies or unknown functions which are used to compute the policy. Third, the classical model-based Bayesian RL and model-free Bayesian RL algorithms for robotic motion planning are summarized, while these algorithms in complex cases are also analyzed. Fourth, the analysis of Bayesian inference in inverse RL is given to infer the reward functions in a data-efficient manner. Fifth, we systematically present the hybridization of Bayesian inference and RL which is a promising direction to improve the convergence of RL for better motion planning. Sixth, given the Bayesian inference, we present the interpretable and safe robotic motion plannings which are the hot research topic recently. Finally, all algorithms reviewed in this paper are summarized analytically as the knowledge graphs, and the future of Bayesian inference for robotic motion planning is also discussed, to pave the way for data-efficient, explainable, and safe robotic motion planning strategies for practical applications.


翻译:贝叶斯推断在机器人运动规划中具有多方面优势:策略的不确定性量化、机器人运动的安全性(风险感知)与最优性保证、强化学习的训练数据效率,以及机器人应用于实际任务时减少仿真到现实(sim2real)的差距。然而,贝叶斯推断在机器人运动规划中的应用仍滞后于其完备的理论体系。此外,目前尚无综合性综述总结贝叶斯推断的进展,以便研究人员系统理解其在机器人运动规划中的应用。本文首先提供贝叶斯推断的概率理论基础,作为复杂情况下应用的前提;其次,给出贝叶斯估计方法,用于估计策略或未知函数(用于计算策略)的后验分布;第三,总结基于经典模型和无需模型的贝叶斯强化学习算法在机器人运动规划中的应用,并分析这些算法在复杂场景下的表现;第四,阐述贝叶斯推断在逆强化学习中的分析方法,以数据高效的方式推断奖励函数;第五,系统梳理贝叶斯推断与强化学习的混合方法,这一方向有望提升强化学习的收敛性以实现更优的运动规划;第六,基于贝叶斯推断,介绍近年来研究热点的可解释性与安全性机器人运动规划;最后,以知识图谱形式分析总结本文回顾的所有算法,并探讨贝叶斯推断在机器人运动规划中的未来发展方向,为实际应用中数据高效、可解释且安全的运动规划策略铺平道路。

0
下载
关闭预览

相关内容

贝叶斯推断(BAYESIAN INFERENCE)是一种应用于不确定性条件下的决策的统计方法。贝叶斯推断的显著特征是,为了得到一个统计结论能够利用先验信息和样本信息。
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
专知会员服务
55+阅读 · 2020年3月16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
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16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
3+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
3+阅读 · 2015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
13+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | 自回归Boltzmann生成器重塑分子采样
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:55
GNN跨域综述:从消息传递到图基础模型
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:53
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
11+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25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
3+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
3+阅读 · 2015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
13+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员