铰接式履带机器人自主地形穿越的混合轨迹优化
机器人学
2023-11-27 v3
摘要
铰接式履带机器人的自主地形穿越能够降低操作员认知负荷，提升任务效率，并促进其广泛部署。我们提出了一种新颖的混合轨迹优化方法，旨在生成高效、稳定且平滑的穿越运动。为此，我们建立了平面机器人-地形接触模型，并将机器人运动划分为行驶与穿越的混合模式。通过使用广义坐标描述，构型空间维度得以降低，从而便于实时规划。混合轨迹优化被转化为非线性规划问题，并划分为子问题以滚动时域规划方式求解。通过将优化得到的运动时长与预定义穿越序列相关联，实现了模式切换。我们构建了多目标代价函数以进一步提升穿越性能。此外，地图采样、地形简化与跟踪控制器模块被集成到自主地形穿越系统中。我们的方法在仿真及真实场景中使用 Searcher 机器人平台进行了验证。与专家操作员控制及当前最优（SOTA）方法的对比实验表明，该方法在时间与能量效率、稳定性及运动平滑性方面具有优势。
引用
@article{arxiv.2306.02659,
title = {Hybrid Trajectory Optimization for Autonomous Terrain Traversal of Articulated Tracked Robots},
author = {Zhengzhe Xu and Yanbo Chen and Zhuozhu Jian and Junbo Tan and Xueqian Wang and Bin Liang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.02659},
year = {2023}
}
备注
IEEE Robotics and Automation Letters (RA-L)