基于单调分数函数的独轮车可证明正确传感器驱动路径跟踪

本文为具有独轮车运动学的机器人（其中一类特定为轮式移动机器人(WMR)）的路径跟踪应用，开发了一种可证明稳定的传感器驱动控制器。传感器测量通过某种映射（分数函数）转换为标量值（分数）；后者可被设计或学习。然后将该分数通过带三个参数的简单规则映射到前进速度和角速度。关键贡献在于，该控制器的正确性仅依赖于分数函数满足关于底层状态——局部路径坐标——的单调性条件，而非在所有状态下取特定值。单调性条件可通过移动 WMR 在线检查（无需状态估计），或使用测量的生成模型（如模拟器中）离线检查。我们的方法同时提供了纯基于测量的控制的实用性和基于状态的保证的正确性。我们在模拟和物理 WMR 上展示了该路径跟踪方法的有效性，二者均使用从真实深度图像上训练得到的二分类器导出的学习分数函数。