基于距离场的安全气泡碰撞自由轨迹规划

我们考虑在距离场上规划碰撞自由轨迹的问题。我们的关键观察是，仅通过查询一次距离场的配置即可获取一个安全区域，其半径由距离值给出，从而无需在该安全区域内进行额外的碰撞检测。我们称此类区域为安全气泡，并证明安全气泡可由任何 Lipschitz 连续的安全约束获得。受基于抽样的规划算法启发，我们提出了三种用于构建自由空间安全气泡覆盖的算法，称为气泡路线图 (BRM)、快速探索气泡图 (RBG) 和扩张气泡图 (EBG)。气泡抽样算法与分层规划方法相结合，首先计算气泡的离散路径，然后通过凸优化计算气泡内的连续路径。实验结果表明，气泡方法相对于传统基准方法可实现高达 5-10 倍的成本降低，同时计算 effort 降低了多个数量级。