時変制御バリア関数による一輪車モデル移動ロボットの障害物回避
Obstacle Avoidance for Unicycle-Modelled Mobile Robots with Time-varying Control Barrier Functions
一輪車モデルのロボットに対し、時変制御バリア関数と制御リアプノフ関数を組み合わせた二次計画問題ベースの安全臨界制御器を提案し、動的な衝突回避と目的地到達を両立できることを数値シミュレーションで示した。
著者: Jihao Huang, Zhitao Liu, Jun Zeng, Xuemin Chi, Hongye Su
分類: cs.RO
原文アブストラクト
In this paper, we propose a safety-critical controller based on time-varying control barrier functions (CBFs) for a robot with an unicycle model in the continuous-time domain to achieve navigation and dynamic collision avoidance. Unlike previous works, our proposed approach can control both linear and angular velocity to avoid collision with obstacles, overcoming the limitation of confined control performance due to the lack of control variable. To ensure that the robot reaches its destination, we also design a control Lyapunov function (CLF). Our safety-critical controller is formulated as a quadratic program (QP) optimization problem that incorporates CLF and CBFs as constraints, enabling real-time application for navigation and dynamic collision avoidance. Numerical simulations are conducted to verify the effectiveness of our proposed approach.
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