基于 STL 的运动规划与不确定性感知风险分析用于多旋翼飞行器人机协作
机器人学
2026-05-13 v4
摘要
本文提出了一种用于增强多旋翼飞行器人机协作的运动规划与风险分析框架。所提出的方法采用信号时序逻辑来编码关键任务目标，包括安全性、时序要求以及人类偏好，特别强调人体工程学和舒适性。一个基于优化的规划器在显式考虑飞行器非线性动力学和执行器约束的同时，生成动态可行的轨迹。为解决由此产生的非凸非光滑优化问题，采用了平滑鲁棒性近似和基于梯度的技术。此外，引入了一种不确定性感知的风险分析，以量化在人体姿态不确定性下违反规范的似然性。一种鲁棒性感知的事件触发重规划策略进一步通过在执行过程中保持安全裕度，实现了对干扰和不可预见事件的在线恢复。该框架通过 MATLAB 和 Gazebo 仿真在一个受电力线维护场景启发的物体交接任务上进行了验证。结果表明，所提出的方法能够在真实操作条件下实现安全、高效且具有弹性的人机协作。
引用
@article{arxiv.2509.10692,
title = {STL-Based Motion Planning and Uncertainty-Aware Risk Analysis for Human-Robot Collaboration with a Multi-Rotor Aerial Vehicle},
author = {Giuseppe Silano and Amr Afifi and Martin Saska and Antonio Franchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.10692},
year = {2026}
}
备注
46 pages, 14 figures