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動作計画arXiv:2610.13195

PATACON: 拘束付き動作計画のためのGPU並列接束RRT-Connect

PATACON: GPU-Parallel Tangent-Bundle RRT-Connect for Constrained Motion Planning

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拘束多様体の接空間をGPUで並列探索する双方向動作計画器を提案し、高次元の全身拘束計画で最大11.25倍の高速化を実現した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 制約付き全身運動計画のためのGPU並列双方向プランナーPATACONを提案。 - 既知の制約関数が誘導する局所多様体幾何を利用し、接空間で探索する。 - 人間形ロボットの動的環境での連続再計画を目指す。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のGPU並列プランナーはambient configuration spaceでsteerし、多様体から逸脱した候補のprojectionがオーバーヘッド。 - PATACONは接空間探索により、制約のcodimensionと次元が増大するほど優位。 - 最大11.25倍の高速化を達成。

3. 技術・手法の肝は?

- GPU並列双方向プランナーで、接空間を探索。 - 既知の制約関数から局所多様体幾何を活用。 - 衝突チェックと最近傍探索に加え、制約projectionの繰り返しを削減。

4. どうやって有効だと検証した?

- dual-arm closed-chainとhumanoid whole-body constrained planningタスクで実験。 - 構成空間次元と制約codimensionが増大するにつれ、先行研究より優れることを確認。 - 最大11.25倍の速度向上を報告。

5. 議論はある?

- 接空間探索により制約付き全身運動計画がリアルタイム性能に近づく可能性を示唆。 - 制約付き計画の計算コスト削減に関する議論。 - 具体的な限界や失敗ケースは要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている先行研究は明示されていない。 - 同分野の定番としてRRT-Connect、GPU並列プランナー、制約付き運動計画(例:Tangent-Bundle RRT)が挙げられる。

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Gahyun Oh, Junho An, Suhyun Jeon, Suhan Park

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Fast whole-body motion planning enables continuous replanning for humanoid robots in dynamic environments while satisfying collision avoidance and kinematic constraints. However, constrained motion planning incurs substantial computational cost due to repeated constraint projection in addition to collision checking and nearest-neighbor search. Recently, GPU-based massively parallel planners have been proposed to reduce computational cost. Nevertheless, these planners still steer in the ambient configuration space, so projecting candidates that deviate from the manifold remains a significant source of overhead, particularly in highly constrained, high-dimensional problems. In this work, we introduce PATACON, a GPU-parallel bidirectional planner that explores tangent space to exploit the local manifold geometry induced by known constraint functions. Experiments on dual-arm closed-chain and humanoid whole-body constrained planning tasks show that PATACON outperforms the prior work as configuration-space dimension and constraint codimension grow, achieving up to an 11.25 times speedup. These results suggest that GPU-parallel tangent-space exploration brings constrained whole-body motion planning closer to real-time performance.

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PR本紙発行元 EmplifAI