UGVs 中用于运动学障碍物规避的控制障碍函数：一种碰撞锥方法
机器人学
2023-10-18 v4 最优化与控制
摘要
本文针对无人地面车辆（UGVs）提出一类新的控制障碍函数（CBFs），用以帮助规避与运动学（非零速度）障碍物的碰撞。尽管现有 CBF 形式已成功保证与静态障碍物的安全/碰撞规避，但动态情形的扩展成效有限。此外，对于独轮车或自行车等 UGV 模型，现有 CBF 的应用在控制上较为保守，即某些场景下无法实现转向/推力控制。受轨迹规划中碰撞锥用于障碍物规避的经典启发，我们引入其新颖的 CBF 表述，并对独轮车与自行车模型给出安全性理论保证。核心思想是确保障碍物相对于车辆的速度始终指向远离车辆的方向。据此，我们构建一约束，确保速度向量始终避开指向车辆的向量锥。该新控制方法的有效性随后通过 TurtleBot3 与 F1Tenth 上的 Pybullet 仿真得到验证。
引用
@article{arxiv.2209.11524,
title = {Control Barrier Functions in UGVs for Kinematic Obstacle Avoidance: A Collision Cone Approach},
author = {Phani Thontepu and Bhavya Giri Goswami and Manan Tayal and Neelaksh Singh and Shyamsundar P and Shyam Sundar M G and Suresh Sundaram and Vaibhav Katewa and Shishir Kolathaya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.11524},
year = {2023}
}
备注
6 pages, 4 figures, For supplement video follow https://youtu.be/Dme7Wm9y6es. *The first and second authors have contributed equally