动态无人机运动学避障中的控制障碍函数：碰撞锥方法
机器人学
2024-03-18 v2
摘要
无人驾驶航空器（UAV），特别是四旋翼，凭借其机动性与通用性已革新诸多行业，但其在动态环境中的安全运行高度依赖于有效的避障技术。本文提出一种新技术，用于安全引导四旋翼沿期望航线航行并避开运动学障碍物。我们提出一种新的约束构造，采用控制障碍函数（CBF）与碰撞锥，以确保四旋翼与障碍物间的相对速度始终避开可能导致碰撞的向量锥。通过证明所提约束是四旋翼的有效 CBF，我们得以通过称为 CBF-QP 的二次规划（QP）实现其实时求解。验证包括 PyBullet 仿真与 Crazyflie 2.1 硬件实验，证明了在静态与运动障碍物场景下的有效性。与文献尤其是高阶 CBF-QP 的对比分析凸显了所提方法保守性更低的特性。仿真与硬件视频见：https://tayalmanan28.github.io/C3BF-UAV/
引用
@article{arxiv.2303.15871,
title = {Control Barrier Functions in Dynamic UAVs for Kinematic Obstacle Avoidance: A Collision Cone Approach},
author = {Manan Tayal and Rajpal Singh and Jishnu Keshavan and Shishir Kolathaya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.15871},
year = {2024}
}
备注
Accepted at American Control Conference(ACC) 2024. 6 pages, 8 figures