面向未知环境中实现碰撞自由导航的韧性计时弹性带规划器
机器人学
2024-12-05 v1 最优化与控制
摘要
在自主导航领域，轨迹的重规划、细化与控制指令生成对于有效的运动规划至关重要。本文提出了一种韧性的轨迹重规划方法，旨在应对初始规划器解不可行的情形。该方法融合A*算法生成可行轨迹，并采用基于软约束的平滑技术对这些轨迹进行细化，确保其连续性、障碍规避及运动学可行性。通过动态Voronoi图建模障碍约束，以提升通过狭窄通道的导航能力。该方法增强了轨迹规划的一致性，加快了收敛速度，满足实时计算需求。在障碍密度约为30%或更高的环境中，韧性计时弹性带(RTEB)规划器相较于计时弹性带(TEB)规划器和非线性模型预测控制(NMPC)规划器，遍历距离、遍历时间及控制能耗分别降低约20%。这些改进表明RTEB规划器在农业和工业领域具有潜力，尤其是在那些至关确保效率和操作韧性的非结构化地形导航中。
关键词
引用
@article{arxiv.2412.03174,
title = {Resilient Timed Elastic Band Planner for Collision-Free Navigation in Unknown Environments},
author = {Geesara Kulathunga and Abdurrahman Yilmaz and Zhuoling Huang and Ibrahim Hroob and Hariharan Arunachalam and Leonardo Guevara and Alexandr Klimchik and Grzegorz Cielniak and Marc Hanheide},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.03174},
year = {2024}
}