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CollisionGP: Gaussian Process-Based Collision Checking for Robot Motion Planning

Muñoz, Javier und Lehner, Peter und Moreno, Luis und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu und Roa Garzon, Máximo Alejandro (2023) CollisionGP: Gaussian Process-Based Collision Checking for Robot Motion Planning. IEEE Robotics and Automation Letters, 8 (7), Seiten 4036-4043. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2023.3280820. ISSN 2377-3766.

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4MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10137736

Kurzfassung

Collision checking is the primitive operation of motion planning that consumes most time. Machine learning algorithms have proven to accelerate collision checking. We propose CollisionGP, a Gaussian process-based algorithm for modeling a robot's configuration space and query collision checks. CollisionGP introduces a Pòlya-Gamma auxiliary variable for each data point in the training set to allow classification inference to be done exactly with a closed-form expression. Gaussian processes provide a distribution as the output, obtaining a mean and variance for the collision check. The obtained variance is processed to reduce false negatives (FN). We demonstrate that CollisionGP can use GPU acceleration to process collision checks for thousands of configurations much faster than traditional collision detection libraries. Furthermore, we obtain better accuracy, TPR and TNR results than state-of-the-art learning-based algorithms using less support points, thus making our proposed method more sparse.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/196266/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:CollisionGP: Gaussian Process-Based Collision Checking for Robot Motion Planning
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Muñoz, JavierUniversidad Carlos III de MadridNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lehner, PeterPeter.Lehner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3755-1186139458945
Moreno, LuisUniversidad Carlos III de MadridNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074142115942
Roa Garzon, Máximo AlejandroMaximo.Roa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1708-4223NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 Mai 2023
Erschienen in:IEEE Robotics and Automation Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:8
DOI:10.1109/LRA.2023.3280820
Seitenbereich:Seiten 4036-4043
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2377-3766
Status:veröffentlicht
Stichwörter:motion planning, Gaussian processes, collision check
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - On-Orbit Servicing [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Autonomie und Fernprogrammierung
Hinterlegt von: Roa Garzon, Dr. Máximo Alejandro
Hinterlegt am:28 Jul 2023 09:45
Letzte Änderung:11 Sep 2023 13:25

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