安全なリアルタイムマニピュレータ軌道設計のための可到達集合
Reachable Sets for Safe, Real-Time Manipulator Trajectory Design
各関節の可到達集合を事前計算し、実行時に障害物との交差から安全制約を生成して軌道最適化を行う、安全性保証付きリアルタイム軌道計画手法ARMTDを提案した。
著者: Patrick Holmes, Shreyas Kousik, Bohao Zhang, Daphna Raz, Corina Barbalata, Matthew Johnson-Roberson, Ram Vasudevan
分類: cs.RO
原文アブストラクト
For robotic arms to operate in arbitrary environments, especially near people, it is critical to certify the safety of their motion planning algorithms. However, there is often a trade-off between safety and real-time performance; one can either carefully design safe plans, or rapidly generate potentially-unsafe plans. This work presents a receding-horizon, real-time trajectory planner with safety guarantees, called ARMTD (Autonomous Reachability-based Manipulator Trajectory Design). The method first computes (offline) a reachable set of parameterized trajectories for each joint of an arm. Each trajectory includes a fail-safe maneuver (braking to a stop). At runtime, in each receding-horizon planning iteration, ARMTD constructs a parameterized reachable set of the full arm in workspace and intersects it with obstacles to generate sub-differentiable, provably-conservative collision-avoidance constraints on the trajectory parameters. ARMTD then performs trajectory optimization over the parameters, subject to these constraints. On a 6 degree-of-freedom arm, ARMTD outperforms CHOMP in simulation, never crashes, and completes a variety of real-time planning tasks on hardware.
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