Революция в робототехнике: планирование в реальном времени

Исследователи представили новый алгоритм cuTAMP, использующий GPU для ускорения планирования сложных задач в робототехнике. Система оценивает тысячи последовательностей действий параллельно, решая за секунды задачи, на которые раньше уходили минуты или часы.

 

cuTAMP объединяет два подхода: выборку решений и оптимизацию с учетом ограничений. Вместо последовательного перебора вариантов алгоритм генерирует множество ‘кандидатов’ и сразу проверяет их на соответствие условиям — например, избегание столкновений или правильный захват объектов.

 

Ключевые особенности:

 

 

• • Массовая параллельная обработка на GPU

 

• • Дифференцируемые функции стоимости для точной оптимизации

 

• • Гибридный метод, сочетающий случайный поиск с градиентным спуском

 

 

Практические результаты

 

В тестах cuTAMP показал впечатляющие результаты:

 

 

• • Упаковка объектов — в 14 раз быстрее традиционных методов

 

• • Расстановка предметов на полках — ускорение на 28% благодаря кешированию

 

• • Сложные сценарии вроде тетрис-подобной укладки, где только 0.3% вариантов были допустимы

 

 

Система успешно применялась с роботами UR5 и Kinova, демонстрируя не только скорость, но и надежность в реальных условиях.

 

Перспективы

 

cuTAMP открывает новые возможности для робототехники, особенно в задачах с жесткими ограничениями. В будущем алгоритм могут адаптировать для работы с неопределенностью и сложными физическими взаимодействиями, что расширит сферу его применения.

 

Исследование опубликовано на arXiv: DOI:10.48550/arXiv.2411.11833