NRI: Formal Methods for Motion Planning and Control with Human-in-the-Loop
NRI:人在环运动规划和控制的形式化方法
基本信息
- 批准号:1426907
- 负责人:
- 金额:$ 48.86万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2014
- 资助国家:美国
- 起止时间:2014-08-01 至 2019-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
How much autonomy should a robotic system have in a safety critical application? The proposed project addresses this fundamental question. Consider a disaster relief scenario in which an autonomous aerial vehicle (a robot) is required to monitor some areas of interest, while fighting fires and searching for survivors. The survivors should be provided medical assistance and the fires should be extinguished, with priority given to stabilizing and extracting survivors. During the mission, the aerial vehicle should stay away from areas where explosions are likely, so it can continue to do its job. An emergency medical technician (EMT) and firefighter specify the robot?s mission in a way that can be easily understood by the robot. During the execution, depending on what is discovered, the robot makes decisions on its own as long as the high-level specification is not violated. If this is not the case (e.g., there is an obstacle blocking the access to a survivor), the system initiates a dialog with the firefighter and EMT, who provide instructions to help the robot safely cope with the unexpected situation. The research plan of this project is integrated with an education and outreach plan that includes a rich spectrum of robotic-related activities for university and high-school students. This research project combines ideas and techniques from robot motion planning, formal verification, and control theory to provide a rigorous answer to the question of how much autonomy a robot should be given. A specification language inspired by temporal logics is used to communicate the mission to the robot, whose motions are directed by a hierarchical controller. At the top level, automata game techniques and two discretization schemes, one based on cellular decomposition and the other one on randomized sampling, are used. At the low level, input-output linearization combined with path and vector field following are used to implement the high level plans in quadrotors and differential drive ground vehicles. The human-robot negotiation process is based on the internal representation of temporal logic formulas and their quantitative semantics. While directed at robotics, the project impacts a number of safety critical areas, such as cyber physical systems (construction of correct-by-design systems), air traffic control (design of safe minimum-energy paths for airplanes taking off and landing in a crowded airport), etc.
机器人系统在安全关键应用中应具有多少自主权?拟议的项目解决了这个基本问题。考虑一种救灾场景,其中需要自动驾驶汽车(机器人)来监视某些感兴趣的领域,同时与大火作斗争和寻找幸存者。应向幸存者提供医疗援助,并应扑灭大火,并优先考虑稳定和提取幸存者。在任务期间,航空车应该远离可能发生爆炸的地区,以便继续工作。紧急医疗技术员(EMT)和消防员以机器人很容易理解的方式指定了机器人的任务。 在执行过程中,根据发现的内容,只要不违反高级规范,机器人就自己做出决定。如果不是这种情况(例如,存在阻碍幸存者的访问权限的障碍),则该系统与消防员和EMT启动对话,他们提供了指示来帮助机器人安全地应对意外情况。 该项目的研究计划与一项教育和外展计划融合在一起,其中包括针对大学和高中生的丰富机器人相关活动。该研究项目结合了机器人运动计划,正式验证和控制理论的思想和技术,以对应给出多少机器人自治的问题进行严格的答案。受时间逻辑启发的规范语言用于将任务传达给机器人,该机器人的动作是由层次控制器指示的。在最高级别,使用了自动机游戏技术和两种基于细胞分解的离散方案,另一种是基于随机抽样的。在低级别,输入输出线性化与路径和矢量场相结合,用于实施四型和差速器驱动地面车辆的高级计划。人类机器人谈判过程基于时间逻辑公式的内部表示及其定量语义。该项目虽然致力于机器人技术,但会影响许多关键领域,例如网络物理系统(构造正确设计系统),空中交通管制(设计安全的飞机最小能量路径,用于起飞和降落在拥挤的机场),等等。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Calin Belta其他文献
B I O C O M P U T a T I O N
生物计算
- DOI:
10.1007/978-1-4613-0115-8_7 - 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Rajeev Alur;Calin Belta;Vijay Kumar;Max Mintz;George J Pappas;Harvey Rubin;Jonathan Schug - 通讯作者:
Jonathan Schug
Calin Belta的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Calin Belta', 18)}}的其他基金
GCR: Collaborative Research: Micro-bio-genetics for Programmable Organoid Formation
GCR:合作研究:用于可编程类器官形成的微生物遗传学
- 批准号:
2219101 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 48.86万 - 项目类别:
Continuing Grant
NRI: FND: A Formal Methods Approach to Safe, Composable, and Distributed Reinforcement Learning for co-Robots
NRI:FND:协作机器人安全、可组合和分布式强化学习的形式化方法
- 批准号:
2024606 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 48.86万 - 项目类别:
Standard Grant
GCR: Collaborative Research: Fine-grain generation of multiscale patterns in programmable organoids using microrobots
GCR:协作研究:使用微型机器人在可编程类器官中细粒度生成多尺度模式
- 批准号:
2020983 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 48.86万 - 项目类别:
Standard Grant
S&AS: COLLAB: Organization of the 2018 Smart and Autonomous Systems (S&AS) PI Meeting
S
- 批准号:
1820857 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 48.86万 - 项目类别:
Standard Grant
CPS: Synergy: Collaborative Research: Efficient Traffic Management: A Formal Methods Approach
CPS:协同:协作研究:高效交通管理:形式化方法
- 批准号:
1446151 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 48.86万 - 项目类别:
Standard Grant
CPS: Frontier: Collaborative Research: BioCPS for Engineering Living Cells
CPS:前沿:合作研究:用于工程活细胞的 BioCPS
- 批准号:
1446607 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 48.86万 - 项目类别:
Continuing Grant
Combining Optimality and Correctness in Control Systems
将控制系统的最优性和正确性相结合
- 批准号:
1400167 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 48.86万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: The Dynamics of the Innate Immune Systems: A Study of the Toll-like Receptors (TLR) Network
合作研究:先天免疫系统的动力学:Toll 样受体 (TLR) 网络的研究
- 批准号:
1137900 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 48.86万 - 项目类别:
Standard Grant
CPS: Medium: Collaborative Research: Efficient Control Synthesis and Learning in Distributed Cyber-Physical Systems
CPS:媒介:协作研究:分布式网络物理系统中的高效控制综合和学习
- 批准号:
1035588 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 48.86万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
基于深度学习与情景模拟的高密度城市水网地区非正式绿地识别及生态系统服务评价研究
- 批准号:32301646
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
基于服务增效的高密度街区非正式绿地(IGS)组群识别与规划整合研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:54 万元
- 项目类别:面上项目
基于服务增效的高密度街区非正式绿地(IGS)组群识别与规划整合研究
- 批准号:52278046
- 批准年份:2022
- 资助金额:54.00 万元
- 项目类别:面上项目
“双减”背景下城市非正式教育空间的重构机制及效应研究——以南京为例
- 批准号:42271245
- 批准年份:2022
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
双边网络嵌入情境下供应商社会责任正式控制机制的选择、感知与效用研究
- 批准号:72102147
- 批准年份:2021
- 资助金额:24.00 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
調和解析学的手法に基づく藤田型方程式の最大正則性理論の構築
基于调和分析法构建藤田型方程最大正则理论
- 批准号:
24KJ0122 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 48.86万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
CAREER: Robust and Lightweight Formal Methods for Mobile Robot System Development
职业:用于移动机器人系统开发的稳健且轻量级的形式化方法
- 批准号:
2338706 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 48.86万 - 项目类别:
Continuing Grant
関数解析的手法による走化性方程式系の可解性と正則性の解明
使用泛函分析方法阐明趋化方程组的可解性和规律性
- 批准号:
24K16954 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 48.86万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Formal methods and Koopman-model predictive control
形式化方法和库普曼模型预测控制
- 批准号:
23H01434 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 48.86万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
JAX Diversity Action Plan (DAP) Post-Baccalaureate Program in Genomics (gDAP)
JAX 多样性行动计划 (DAP) 基因组学学士后计划 (gDAP)
- 批准号:
10555588 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 48.86万 - 项目类别: