使用预测和自适应障碍方法的自主水面船舶安全运动规划与控制
机器人学
2025-10-03 v1
摘要
安全运动规划对于自主船舶操作至关重要，尤其是在狭窄内陆水道等充满挑战的空间中。然而，传统的运动规划方法通常计算量大或过于保守。本文提出了一种结合模型预测控制 (MPC) 和控制障碍函数 (CBFs) 的安全运动规划策略。我们引入了一种时变膨胀椭圆障碍物表示方法，其中膨胀半径根据船舶与障碍物之间的相对位置和姿态进行调整。与传统的固定椭球障碍物公式相比，所提出的自适应膨胀降低了控制器的保守性。MPC 解提供了近似的运动规划，而高阶 CBFs 则利用变化的膨胀半径确保船舶的安全。仿真和真实世界实验表明，所提出的策略使全驱动自主机器船能够实时在狭窄空间中航行并解决潜在的死锁问题，同时确保安全。
引用
@article{arxiv.2510.01357,
title = {Safe Motion Planning and Control Using Predictive and Adaptive Barrier Methods for Autonomous Surface Vessels},
author = {Alejandro Gonzalez-Garcia and Wei Xiao and Wei Wang and Alejandro Astudillo and Wilm Decré and Jan Swevers and Carlo Ratti and Daniela Rus},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.01357},
year = {2025}
}
备注
IROS 2025