基于可微距离场的配置空间中安全动态运动生成
机器人学
2024-12-24 v1
摘要
在高维机器人运动学中，动态环境下的碰撞自由运动生成是一个具有挑战性的问题，尤其是在实时约束下。控制屏障函数（CBF）作为安全关键控制中广泛使用的工具，已显示出巨大的潜力用于运动生成。然而，对于高维机器人机械臂，现有的 QP 公式和 CBF 方法依赖位置信息，忽略了诸如速度等的高阶导数。这一限制可能导致成功率下降、性能下降和不充分的安全约束。为此，我们构建考虑速度条件的时变 CBF（TVCBF），该方法利用最近在人工关节机械臂上开发的距离场的最新进展，即一种可微表示，使物体的位置和速度可映射到机器人的关节空间，从而提供对系统相互作用的全面理解。这允许将机械臂视为点质量系统，从而简化运动生成任务。此外，我们引入时变控制 Lyapunov 函数（TVCLF）以实现整体接触运动。我们的方法将 TVCBF、TVCLF 和机械臂物理约束集成到统一的 QP 框架中。我们通过仿真和与最新方法的比较来验证了该方法的有效性，展示了其在实验中在 7 轴 Franka 机器人上的有效性。
引用
@article{arxiv.2412.16456,
title = {Safe Dynamic Motion Generation in Configuration Space Using Differentiable Distance Fields},
author = {Xuemin Chi and Yiming Li and Jihao Huang and Bolun Dai and Zhitao Liu and Sylvain Calinon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.16456},
year = {2024}
}
备注
8 pages, 5 figures