Navigating a nonholonomic robot in a cluttered environment requires extremely accurate perception and locomotion for collision avoidance. This paper presents NeuPAN: a real-time, highly-accurate, map-free, robot-agnostic, and environment-invariant robot navigation solution. Leveraging a tightly-coupled perception-locomotion framework, NeuPAN has two key innovations compared to existing approaches: 1) it directly maps raw points to a learned multi-frame distance space, avoiding error propagation from perception to control; 2) it is interpretable from an end-to-end model-based learning perspective, enabling provable convergence. The crux of NeuPAN is to solve a high-dimensional end-to-end mathematical model with various point-level constraints using the plug-and-play (PnP) proximal alternating-minimization network (PAN) with neurons in the loop. This allows NeuPAN to generate real-time, end-to-end, physically-interpretable motions directly from point clouds, which seamlessly integrates data- and knowledge-engines, where its network parameters are adjusted via back propagation. We evaluate NeuPAN on car-like robot, wheel-legged robot, and passenger autonomous vehicle, in both simulated and real-world environments. Experiments demonstrate that NeuPAN outperforms various benchmarks, in terms of accuracy, efficiency, robustness, and generalization capability across various environments, including the cluttered sandbox, office, corridor, and parking lot. We show that NeuPAN works well in unstructured environments with arbitrary-shape undetectable objects, making impassable ways passable.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
31+阅读 · 2019年10月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员