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초록

영어

We evaluate a spatial guidance signal for single-robot sampling-based motion planning in terms of success, computational cost and path quality under an explicitly controlled search budget. We define the Sample Efficiency Ratio (SER) and a clearance-based Path Quality Index (PQI), and couple an analytically computed Spatial Feasibility Field (SFF) to RRT* through sampling bias and edge-cost shaping; the baseline and guided planners share one implementation and differ only in sampling distribution and edge cost. In a clutter sweep (4–24 obstacles, 1,000 paired instances per method), SFF reaches 29.9% success against 36.9% for RRT* under an equal cap of 4,000 iterations (−7.0 points, McNemar p < 0.001) at 2.0× the planning time. Under the conventional asymmetric budget (1,000 vs. 4,000 iterations), the same instances show an apparent null difference (+1.2 points, p = 0.182). Controlling the search budget is therefore a prerequisite for fair evaluation of guided planners.

한국어

본 논문은 단일 로봇 샘플링 기반 모션 플래닝에 부가되는 공간 안내 신호를 탐색 예산을 명시적으로 통제하여 성공률, 계산비용, 경로 품질의 관점에서 평가한다. 이를 위해 샘플 효율성 비율(SER)과 최소 여유 거리 기반 경로 품질 지수(PQI)를 정의하고, 장면 기하로부터 해석적으로 계산되는 공간 실현 가능성 필드(SFF)를 RRT의 샘플링 편향과 엣지 비용에 결합하였다. 기준선과 안내 플래너는 하나의 구현을 공유하며 샘플링 분포와 엣지 비용만 다르다. 장애물 4–24개의 혼잡도 스윕에서 방법당 1,000개 동일 인스턴스를 짝지어 비교한 결과, 동일 반복 상한(4,000회)에서 SFF 성공률은 29.9%로 RRT의 36.9%보다 7.0%p 낮았고(McNemar p< 0.001) 평균 플래닝 시간은 2.0배였다. 반면 기준선 1,000회 대 안내 4,000회의 비대칭 예산에서는 같은 인스턴스의 차이가 +1.2%p(p = 0.182)로 가려졌다. 이는 탐색 예산 통제가 안내 플래너의 공정한 평가에 필수적임을 보여준다.

목차

요약
Abstract
1. 서론
2. 방법 및 실험 설정
2.1 공간 실현 가능성 필드
2.2 플래너 통합
2.3 실험 설정 및 재현성
2.4 실험 설정 및 재현성
2.5 1차 수정본 구현의 정정
3. 실험 결과 및 분석
3.1 동일 반복 상한 하의 성공률
3.2 샘플 효율성 비율과 실행 시간 분해
3.3 경로 품질 지수와 최소 장애물 여유 거리
3.4 궤적 형상 분석
3.5 탐색 예산 비대칭이 만드는 착시
3.6 동일 벽시계 시간 예산 하의 비교
4. 논의 및 한계
5. 결론
REFERENCES

키워드

저자

• 정원철 [ Woncheol Jeong | 성균관대학교 지능형디지털치료기기연구센터 연구교수 ]
• 오하영 [ Hayoung Oh | 성균관대학교 인공지능융합학과 인공지능학과 부교수 ] Corresponding Author

참고문헌

발행기관

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• 간행물명

  미래기술융합논문지

• 간기

  격월간

• eISSN

  2951-2468

• 수록기간

  2022~2026

• 등재여부

  KCI 등재후보

• 십진분류

  KDC 530 DDC 620