Autonomous robots must utilize rich sensory data to make safe control decisions. To process this data, compute-constrained robots often require assistance from remote computation, or the cloud, that runs compute-intensive deep neural network perception or control models. However, this assistance comes at the cost of a time delay due to network latency, resulting in past observations being used in the cloud to compute the control commands for the present robot state. Such communication delays could potentially lead to the violation of essential safety properties, such as collision avoidance. This paper develops methods to ensure the safety of robots operated over communication networks with stochastic latency. To do so, we use tools from formal verification to construct a shield, i.e., a run-time monitor, that provides a list of safe actions for any delayed sensory observation, given the expected and maximum network latency. Our shield is minimally intrusive and enables networked robots to satisfy key safety constraints, expressed as temporal logic specifications, with desired probability. We demonstrate our approach on a real F1/10th autonomous vehicle that navigates in indoor environments and transmits rich LiDAR sensory data over congested WiFi links.


翻译:自主机器人必须利用丰富的传感数据来做出安全的控制决策。为处理这些数据,计算资源受限的机器人通常需要依赖远程计算(即云端)来运行计算密集型的深度神经网络感知或控制模型。然而,这种辅助的代价是网络延迟导致的时间滞后,使得云端使用过去的观测数据来计算当前机器人状态的控制指令。此类通信延迟可能导致碰撞规避等关键安全属性的违背。本文开发了确保在具有随机延迟的通信网络上操作的机器人安全性的方法。为此,我们运用形式化验证工具构建了一个防护罩(即运行时监控器),该防护罩在给定预期和最大网络延迟的情况下,能为任何延迟的传感观测提供安全操作列表。我们的防护罩具有最小侵入性,使网络化机器人能够以期望的概率满足用时序逻辑规范表达的关键安全约束。我们在真实的F1/10自主车辆上验证了所提方法,该车辆在室内环境中导航并通过拥塞的WiFi链路传输丰富的激光雷达传感数据。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
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
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+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
2+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
Arxiv
11+阅读 · 2023年3月8日
Arxiv
11+阅读 · 2022年9月1日
Arxiv
10+阅读 · 2021年2月26日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Arxiv
12+阅读 · 2019年1月24日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
相关论文
Arxiv
11+阅读 · 2023年3月8日
Arxiv
11+阅读 · 2022年9月1日
Arxiv
10+阅读 · 2021年2月26日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Arxiv
12+阅读 · 2019年1月24日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15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
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+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
2+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员