基于扫掠体积的多轴轮驱自主移动机器人轨迹规划与MPC跟踪

多轴自主移动机器人（AMR）将在物流领域的机器人技术中发挥革命性作用。作为下一代解决方案的基石，这些机器人面临一个关键挑战：在保持精确控制的同时，管理和最小化转弯时的扫掠体积。传统为标准车辆设计的系统常因多轴配置的复杂动力学而在受限空间中效率低下且增加安全风险。我们创新的框架通过将扫掠体积最小化与签数距离场（SDF）路径规划和模型预测控制（MPC）相结合，用于独立轮轴转向。该方法不仅规划具有扫掠体积意识的路径，还实时主动最小化扫掠体积，使每个轴都能遵循精确轨迹，显著减少车辆占据的空间。通过预测未来状态并调整每个轮胎的转向半径，我们的方法提升了操控性和安全性，即使在最受限制的环境中也能实现。与现有工作不同，我们的解决方案超越了基本的路径计算与跟踪，实现了最小扫掠体积的实时路径优化和高效的独立轴控制。据我们所知，这是首个针对这些挑战的全面方法，为多轴AMR在控制、效率和安全性方面带来了节省生命的显著性改进。此外，我们将开源作品以促进合作，使他人能够发展更安全、更高效的自主系统。