面向安全路径跟踪的 Simplex 架构
机器人学
2026-02-12 v2
摘要
复杂环境中的机器人导航需要兼具安全性、性能和适应性的控制器。传统控制器如受控纯跟随、动态窗口方法和模型预测路径积分虽可靠，但难以适应动态环境。强化学习提供了适应性，但在状态层面的安全保证仍然具有挑战性且常常缺失。为此，我们提出一种基于 Simplex 架构的路径跟踪控制器。它结合了为适应性和性能提供支持的强化学习控制器，与提供安全性和稳定性的高保证控制器。我们的主要目标是为路径规划算法（包括基于机器学习的规划器）提供一个安全的测试平台。我们的贡献有二：其一，讨论了使用 Simplex 架构设计控制器的一般稳定性和安全性考虑；其二，我们提出了基于 Simplex 的路径跟踪控制器。我们的仿真结果（得到初步现场测试的支持）表明，该控制器在保持安全性的同时，达到了与最先进方法相当的性能。
关键词
引用
@article{arxiv.2503.10559,
title = {Towards Safe Path Tracking Using the Simplex Architecture},
author = {Georg Jäger and Nils-Jonathan Friedrich and Hauke Petersen and Benjamin Noack},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.10559},
year = {2026}
}