不确定动态环境下概率时空到达-避让-停留任务的时空管
机器人学
2025-12-29 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
本文将时空管 (STT) 框架扩展以应对动态环境中具有不确定性的时空到达-避让-停留 (PrT-RAS) 任务。我们开发了一种实时的管综合程序，显式地考虑时间可变的不可确定障碍物，并提供形式化的概率安全保证。STT 形式化为状态空间中的时变球，其中心和半径基于不可确定的感知信息在线演化。我们推导出一种无近似的闭式控制律，将系统轨迹限制在管内，从而确保概率安全和任务满足。我们的方法提供了概率避让和有限时程任务完成的形式化保证。所得控制器是模型无关的、无近似的、无优化的，能够在保证收敛至目标的同时，实现高效的实时执行。通过在移动机器人、无人机和导航于拥挤且不可确定环境中的 7-DOF 机械臂上的仿真研究和硬件实验，展示了该框架的有效性和可扩展性。
引用
@article{arxiv.2512.21497,
title = {Spatiotemporal Tubes for Probabilistic Temporal Reach-Avoid-Stay Task in Uncertain Dynamic Environment},
author = {Siddhartha Upadhyay and Ratnangshu Das and Pushpak Jagtap},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.21497},
year = {2025}
}