面向四旋翼的外力弹性安全运动规划
机器人学
2021-09-30 v2
摘要
在复杂未知环境中，无需先验外力扰动知识即可实现自适应自主导航对四旋翼具有重要意义。考虑外部扰动的主流方法是实施抗扰控制与路径跟踪。然而，用于补偿跟踪偏差的鲁棒控制在能耗方面考虑不足，且即便参考路径也会因扰动而变得危险且难以处理。随着近期外力估计技术的发展，结合实时力估计器以构建更鲁棒且安全的规划框架已成为可能。本文提出一种系统性的（重）规划框架，能够在多变条件下弹性生成安全轨迹。首先，利用力偏置运动基元搜索前端运动动力学路径。随后，我们开发一种非线性模型预测控制（NMPC）作为局部规划器，并结合 Hamilton-Jacobi（HJ）前向可达性分析处理外力引起的误差动力学。该方法通过约束四旋翼机体随前向可达集（FRSs）扩张的椭球位于安全凸多胞体内，从而保证避碰。我们的方法在不同外力来源的仿真与真实世界实验中得到验证。
引用
@article{arxiv.2103.11178,
title = {External Forces Resilient Safe Motion Planning for Quadrotor},
author = {Yuwei Wu and Ziming Ding and Chao Xu and Fei Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.11178},
year = {2021}
}