基于控制屏障函数的多四旋翼机协同操控的最优轨迹规划

本文提出一种 novel 轨迹规划算法，用于基于控制屏障函数 (CBF) 的多四旋翼机协同操控。我们的方法解决了在有障碍物环境中，由多台四旋翼机运输和操控 cable-suspended rigid-body payload 系统复杂动力学的问题。所提出的算法确保整个系统（包括四旋翼机、cable 和有效载荷）在所有六个自由度 (DoF) 下均能实现障碍规避。我们引入 CBF 以实现安全平滑的机动，有效地在复杂环境中导航，同时适应系统的非线性动力学。为简化复杂约束，将系统组件建模为凸多面体，并运用 Duality 定理降低优化问题的计算复杂度。我们在仿真和实际环境中使用多台四旋翼机验证了规划方法的性能。结果表明，所提出的方法在实现障碍规避和安全轨迹生成方面具有有效性，适用于协同运输任务。