Asymptotically optimal inspection planning via efficient near-optimal search on sampled roadmaps

运动规划 渐近最优算法 人工智能 计算机视觉 机器人学 机器人 计算机科学 任务(项目管理) 集合(抽象数据类型) 算法 工程类 程序设计语言 系统工程
作者
Mengyu Fu,Alan Kuntz,Oren Salzman,Ron Alterovitz
出处
期刊:The International Journal of Robotics Research [SAGE Publishing]
卷期号:42 (4-5): 150-175 被引量:1
标识
DOI:10.1177/02783649231171646
摘要

Inspection planning, the task of planning motions for a robot that enable it to inspect a set of points of interest, has applications in domains such as industrial, field, and medical robotics. Inspection planning can be computationally challenging, as the search space over motion plans grows exponentially with the number of points of interest to inspect. We propose a novel method, Incremental Random Inspection-roadmap Search (IRIS), that computes inspection plans whose length and set of successfully inspected points asymptotically converge to those of an optimal inspection plan. IRIS incrementally densifies a motion-planning roadmap using a sampling-based algorithm and performs efficient near-optimal graph search over the resulting roadmap as it is generated. We prove the resulting algorithm is asymptotically optimal under very general assumptions about the robot and the environment. We demonstrate IRIS’s efficacy on a simulated inspection task with a planar five DOF manipulator, on a simulated bridge inspection task with an Unmanned Aerial Vehicle (UAV), and on a medical endoscopic inspection task for a continuum parallel surgical robot in cluttered human anatomy. In all these systems IRIS computes higher-quality inspection plans orders of magnitudes faster than a prior state-of-the-art method.

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