Motion planning with sequential convex optimization and convex collision checking

运动规划 计算机科学 机器人 正多边形 仿人机器人 配置空间 碰撞 弹道 数学优化 算法 数学 人工智能 物理 几何学 计算机安全 量子力学 天文
作者
John Schulman,Yan Duan,Jonathan Ho,Alex Pui‐Wai Lee,Ibrahim Awwal,Henry Bradlow,Jia Pan,Sachin Patil,Ken Goldberg,Pieter Abbeel
出处
期刊:The International Journal of Robotics Research [SAGE Publishing]
卷期号:33 (9): 1251-1270 被引量:816
标识
DOI:10.1177/0278364914528132
摘要

We present a new optimization-based approach for robotic motion planning among obstacles. Like CHOMP (Covariant Hamiltonian Optimization for Motion Planning), our algorithm can be used to find collision-free trajectories from naïve, straight-line initializations that might be in collision. At the core of our approach are (a) a sequential convex optimization procedure, which penalizes collisions with a hinge loss and increases the penalty coefficients in an outer loop as necessary, and (b) an efficient formulation of the no-collisions constraint that directly considers continuous-time safety Our algorithm is implemented in a software package called TrajOpt. We report results from a series of experiments comparing TrajOpt with CHOMP and randomized planners from OMPL, with regard to planning time and path quality. We consider motion planning for 7 DOF robot arms, 18 DOF full-body robots, statically stable walking motion for the 34 DOF Atlas humanoid robot, and physical experiments with the 18 DOF PR2. We also apply TrajOpt to plan curvature-constrained steerable needle trajectories in the SE(3) configuration space and multiple non-intersecting curved channels within 3D-printed implants for intracavitary brachytherapy. Details, videos, and source code are freely available at: http://rll.berkeley.edu/trajopt/ijrr .
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