应用于漫游车路径规划与路径跟踪的 Bézier 曲线上无奇异引导向量场
机器人学
2026-01-16 v2 系统与控制
系统与控制
摘要
本文提出了一种用于解决参数化路径跟踪问题的引导算法，以及一种用于陆地类车型轮式移动机器人（WMRs）的曲率变化速度设定值。该引导算法依赖于无奇异引导向量场（SF-GVF）。这种新颖的 GVF 方法将期望的机器人路径和引导向量场扩展到更高维空间，在该空间中可以找到一个角度控制函数，以确保对期望参数化路径的全局渐近收敛，同时避免场奇异性。在 SF-GVF 中，路径应遵循参数化定义。这一特性使得使用 Bézier 曲线来定义机器人的期望路径具有吸引力。曲率变化速度设定值与引导算法相结合，在存在最小转弯半径或最大横向加速度等物理限制时，缓解了向路径收敛的难度。我们提供了使用由现成组件组装的 WMR 平台的理论结果、仿真和室外实验。
引用
@article{arxiv.2412.13033,
title = {Singularity-Free Guiding Vector Field over B\'ezier's Curves Applied to Rovers Path Planning and Path Following},
author = {Alfredo González-Calvin and Lía García-Pérez and Juan Jiménez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.13033},
year = {2026}
}
备注
Final version, accepted for publication. 26 pages, 15 figures