将囚禁-逃逸博弈作为在线运动生成中的安全保障手段
系统与控制
2026-03-31 v2 机器人学
系统与控制
摘要
本文提出一种方法，以解决现有确保在线基于模型运动生成（通常称为快速安全跟踪）安全性的框架和方法中存在的保守性、计算量和数值精度有限的问题。计算限制将在线运动规划局限于低保真模型。然而，使用低保真模型进行规划会损害安全性，因为无法确保生成参考的动态可行性。这可能导致不可避免的跟踪误差，进而引发安全关键约束违规。现有框架通过在运动规划中将安全关键约束增加一个安全裕度来缓解这一安全风险，以防止在最坏情况跟踪误差下发生约束违规。然而，这些框架中采用的方法基于启发式选择的用于规划的模型性能来确定安全裕度，这很可能导致过于保守的参考。此外，这些方法计算量大，且 SOTA 方法的数值精度受限。我们采用不同的视角，通过将用于规划的模型性能适应于给定安全裕度，提出一种缓解现有框架保守性的方法来解决这些局限性。我们的方法利用囚禁-逃逸博弈（本文提出的一种新型零和微分博弈）实现了数值精度，并且所需的计算时间显著少于现有方法。我们使用数值示例演示了该方法，并将其与 SOTA 进行了比较。
引用
@article{arxiv.2506.01399,
title = {Captivity-Escape Games as a Means for Safety in Online Motion Generation},
author = {Christopher Bohn and Manuel Hess and Sören Hohmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.01399},
year = {2026}
}