基于分段仿射避障计算的近危险区域目标到达轨迹设计
机器人学
2024-10-28 v4 系统与控制
系统与控制
摘要
自主移动机器人必须保持安全，但不应牺牲性能，这引出了经典的避障到达问题：寻找一条保证能到达目标并避开障碍物的轨迹。本文研究了近危险情形（也称为狭窄间隙），即智能体起始位置靠近目标，但必须穿越阻挡其路径的紧密障碍物。所提出的方法建立在常用方法之上，即使用简化的规划模型生成计划，然后利用高保真跟踪模型和控制器进行跟踪。现有方法使用可达性分析来过近似这些模型之间的误差以确保安全，但这样做会引入数值近似误差的保守性，从而阻碍目标到达。相反，本文提出了一种分段仿射避障计算（PARC）方法，以紧密近似规划模型的可达集。通过精心选择规划模型和集合表示，以及处理时变跟踪误差的有效方法，PARC 显著降低了保守性。大量的数值实验证明了该方法的实用性，其中 PARC 在近危险目标到达方面优于最先进的避障到达方法。此外，在模拟演示中，PARC 能够生成可证明安全的极端车辆动力学漂移停车机动。在 TurtleBot3 上的初步硬件演示也验证了该方法。
引用
@article{arxiv.2402.15604,
title = {Goal-Reaching Trajectory Design Near Danger with Piecewise Affine Reach-avoid Computation},
author = {Long Kiu Chung and Wonsuhk Jung and Chuizheng Kong and Shreyas Kousik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.15604},
year = {2024}
}
备注
The first two authors contributed equally to the work. This work has been submitted for possible publication