基于球体可达性避障的关节型机器人安全规划
机器人学
2024-02-15 v1
摘要
生成实时安全运动规划对于机器人在非结构化和以人为中心的环境中的大规模部署至关重要。这些运动规划必须安全，以确保人类不受伤害且附近物体不被损坏。同时，它们还必须实时生成，以确保机器人能快速适应环境变化。许多轨迹优化方法引入了在安全性和实时性能之间权衡的启发式方法，这可能导致潜在的不安全规划。本文通过提出基于球体可达性避障的关节型机器人安全规划（SPARROWS）来应对这一挑战。SPARROWS 是一种滚动时域轨迹规划器，它结合了一种新颖的可达集表示和精确的有符号距离函数来生成可证明安全的运动规划。在运行时，SPARROWS 使用参数化轨迹计算完全由球体组成的可达集，这些球体过逼近机器人运动的扫掠体积。然后，SPARROWS 执行轨迹优化，以选择一条保证无碰撞的安全轨迹。我们证明，SPARROWS 的新颖可达集比以往方法显著降低了保守性。我们还证明，SPARROWS 在解决杂乱环境中具有挑战性的运动规划任务方面优于多种最先进的方法。代码、数据和视频演示可在 \url{https://roahmlab.github.io/sparrows/} 找到。
引用
@article{arxiv.2402.08857,
title = {Safe Planning for Articulated Robots Using Reachability-based Obstacle Avoidance With Spheres},
author = {Jonathan Michaux and Adam Li and Qingyi Chen and Che Chen and Bohao Zhang and Ram Vasudevan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.08857},
year = {2024}
}