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Orchestrating Method Ensembles to Adapt to Resource Requirements and Constraints during Robotic Task Execution

Lay, Florian Samuel und Dömel, Andreas und Lii, Neal Yi-Sheng und Stulp, Freek (2024) Orchestrating Method Ensembles to Adapt to Resource Requirements and Constraints during Robotic Task Execution. IEEE Robotics and Automation Letters. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2024.3518077. ISSN 2377-3766.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Preprintversion (eingereichte Entwurfsversion)
779kB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10803077

Kurzfassung

Robot behavior designers commonly select one method -- e.g. A* or RRT -- that is assumed to have the appropriate trade-off for a given domain between computational load, computation time, and the quality of the result of the method. We propose ensemble orchestration patterns, which evaluate multiple methods, and select the best result, thus exploiting the complementary advantages that alternative methods often have. By implementing different termination, preemption, constraint enforcement and selection schemes, different patterns lead to different (predictable) resource trade-offs. Thus, rather than selecting and committing to only one method, a designer chooses the appropriate pattern and constraints for the desired trade-off, and the pattern then realizes the selection on-line. We apply these patterns to various subtasks that are prevalent in our Surface Avatar ISS Technology Demonstration Mission, such as navigation, motion planning, and registration aswell as to a subtask in the service robotics domain in a simulated experiment. In our evaluation, we demonstrate that these patterns can effectively exploit increased resource budgets or relaxed constraints to find better solutions, and adapt the selection to different situations.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/211087/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Orchestrating Method Ensembles to Adapt to Resource Requirements and Constraints during Robotic Task Execution
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lay, Florian SamuelFlorian.Lay (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dömel, AndreasAndreas.Doemel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3694-5201NICHT SPEZIFIZIERT
Lii, Neal Yi-ShengNeal.Lii (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stulp, FreekFreek.Stulp (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 Dezember 2024
Erschienen in:IEEE Robotics and Automation Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/LRA.2024.3518077
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2377-3766
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Robots, Measurement,Ensemble learning, Extraterrestrial measurements, Service robots,Navigation,Computational efficiency,Robot sensing systems ,Planning ,Path planning
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 - Erklärbare Robotische KI, R - Synergieprojekt Sichere KI für autonome Systeme [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Lay, Florian Samuel
Hinterlegt am:18 Dez 2024 16:20
Letzte Änderung:18 Dez 2024 16:20

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