基于最优时间分配的四旋翼轨迹时间最小化与鲁棒碰撞规避
机器人学
2023-09-18 v1
摘要
自主导航要求机器人高效地生成用于碰撞规避的轨迹。尽管大量已有工作已成功生成平滑且空间无碰撞的轨迹，其解常受限于次优的时间效率与潜在的不安全性，尤其在考虑机器人感知与控制中的不确定性时。为解决此问题，本文提出鲁棒最优时间分配（ROTA）框架。该框架旨在从时间上优化轨迹的时间推进，作为后处理工具以提升不确定性下轨迹的时间效率与安全性。在本研究中，我们首先构建一个非凸优化问题，旨在最小化轨迹执行时间，同时纳入机器人接近障碍物时的碰撞概率约束。随后，我们引入轨迹制动区的概念，并采用机会约束公式在制动区内实现鲁棒碰撞规避。最后，将该非凸优化问题重构为二阶锥规划问题以实现实时性能。通过仿真与实物飞行实验，我们证明了所提方法在复杂环境中能有效减少轨迹执行时间，同时实现鲁棒碰撞规避。
引用
@article{arxiv.2309.08544,
title = {Quadcopter Trajectory Time Minimization and Robust Collision Avoidance via Optimal Time Allocation},
author = {Zhefan Xu and Kenji Shimada},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.08544},
year = {2023}
}