동적 장애물 회피를 위한 안전 중심 계획 및 제어: 제어 장벽 함수 활용

Основні поняття

제어 장벽 함수를 활용하여 동적 환경에서 안전하고 효율적인 경로를 생성하는 최적 제어 프레임워크를 제안한다.

Анотація

본 논문은 동적 장애물 회피를 위한 안전 중심의 최적 제어 프레임워크를 제안한다. 주요 내용은 다음과 같다:

1. 제어 장벽 함수(CBF)를 활용하여 안전성을 보장하는 모델 예측 제어(MPC) 전략을 제시한다. CBF 제약 조건은 격자 지도에서 생성된 볼록 다면체로부터 도출되며, 장애물 경계 방정식을 알 필요가 없다.

2. 격자 지도 기반의 빠른 경로 계획 알고리즘을 제어 프레임워크에 통합하여 최적 경로를 생성한다. 선형화된 시스템 동역학과 선형 CBF 제약 조건을 활용하여 볼록 최적화 문제를 구성한다.

3. 수치 예제를 통해 단일 차륜 로봇이 복잡하고 동적인 환경에서 안전하고 효율적으로 이동할 수 있음을 보인다. 제안된 프레임워크는 빠른 계산 속도와 높은 장애물 회피 성공률을 달성한다.

Статистика

장애물 개수가 20개일 때, 수평선 길이 N=4에서 평균 계산 시간은 0.032초이다.
장애물 개수가 20개일 때, 수평선 길이 N=12에서 평균 계산 시간은 0.100초이다.
장애물 개수가 20개일 때, 수평선 길이 N=20에서 평균 계산 시간은 0.180초이다.
장애물 개수가 20개일 때, 수평선 길이 N=20에서 장애물 회피 성공률은 98%이다.

Цитати

없음

Ключові висновки, отримані з

Safety-Critical Planning and Control for Dynamic Obstacle Avoidance Using Control Barrier Functions

by Shuo Liu,Yih... о arxiv.org 03-29-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.19122.pdf

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