SafeLink：面向动态不规则不安全区域的安全关键控制
机器人学
2026-02-10 v3 系统与控制
系统与控制
摘要
控制屏障函数（CBFs）为机器人系统的安全关键控制提供了理论基础。然而，大多数现有方法依赖不安全状态区域的显式解析表达式，这些表达式在不规则和动态的不安全区域中往往难以实现。本文引入 SafeLink，一种基于成本敏感递增随机向量功能链接（RVFL）神经网络构建的 novel CBF 方法。通过设计有效的成本函数，SafeLink 对安全与不安全状态点赋予不同灵敏度，从而消除对不安全状态点分类的误判。构建 CBF 后，建立了系统安全性及控制输入 Lipschitz 连续性的理论保证。此外，提供了递增更新定理，使 SafeLink 能精确适应不安全区域的变化。还推导了 SafeLink 梯度的解析表达式，以便计算控制输入。该方法在非线性两杆机械手的端点位置控制任务上进行验证。实验结果表明，该方法能有效学习不安全区域，并在区域变化时快速适应，计算速度显著快于基线方法，同时确保系统安全到达目标位置。
引用
@article{arxiv.2503.16551,
title = {SafeLink: Safety-Critical Control Under Dynamic and Irregular Unsafe Regions},
author = {Songqiao Hu and Zidong Wang and Zeyi Liu and Zhen Shen and Xiao He},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.16551},
year = {2026}
}
备注
12 pages, 7 figures