动态无人机中的控制屏障函数用于运动学避障：一种碰撞锥方法
摘要：无人机（UAV）特别是四旋翼飞行器，以其机动性和多功能性，在各个行业引发了革命，但是在动态环境中安全操作很大程度上依赖于有效的避碰技术。本文介绍了一种新的技术，用于在避免运动障碍物的情况下，安全地沿着所需路线驾驶四旋翼飞行器。提出的方法使用控制阻碍函数并利用碰撞锥体确保四旋翼飞行器的速度和障碍物的速度始终指向彼此远离。具体而言，我们提出了一种新的约束形式，确保四旋翼飞行器与障碍物之间的相对速度始终避开可能导致碰撞的矢量锥体。通过证明所提出的约束是四旋翼飞行器的有效控制阻碍函数（CBFs），我们能够利用其通过二次规划（QPs）的实时实施，称为CBF-QPs。我们通过在多种情况下演示与移动障碍物的避碰来验证所提出的CBF-QPs的有效性。这在pybullet模拟器中展示。此外，我们将所提出的方法与文献中显示的CBF-QPs进行比较，特别是著名的高阶CBF-QPs（HO-CBF-QPs），在其中我们表明它相比所提出的方法更为保守。该比较也在详细的模拟中展示。
作者：Manan Tayal, Shishir Kolathaya
论文ID：2303.15871
分类：Robotics
分类简称：cs.RO
提交时间：2023-08-25