空中マニピュレータの全身運動計画と安全臨界制御
Whole-body motion planning and safety-critical control for aerial manipulation
超二次曲面で機体と障害物を表現し、ボロノイ図と平衡多様体を融合した計画と高次制御バリア関数による安全制御で、空中マニピュレータの衝突回避軌道を生成する。
詳しい要約
1. どんなもの?
2. 先行研究と比べてどこがすごい?
3. 技術・手法の肝は?
4. どうやって有効だと検証した?
5. 議論はある?
6. 次に読むべき論文は?
※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。
著者: Lin Yang, Jinwoo Lee, Domenico Campolo, H. Jin Kim, Jeonghyun Byun
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Aerial manipulation combines the maneuverability of multirotors with the dexterity of robotic arms to perform complex tasks in cluttered spaces. Yet planning safe, dynamically feasible trajectories remains difficult due to whole-body collision avoidance and the conservativeness of common geometric abstractions such as bounding boxes or ellipsoids. We present a whole-body motion planning and safety-critical control framework for aerial manipulators built on superquadrics (SQs). Using an SQ-plus-proxy representation, we model both the vehicle and obstacles with differentiable, geometry-accurate surfaces. Leveraging this representation, we introduce a maximum-clearance planner that fuses Voronoi diagrams with an equilibrium-manifold formulation to generate smooth, collision-aware trajectories. We further design a safety-critical controller that jointly enforces thrust limits and collision avoidance via high-order control barrier functions. In simulation, our approach outperforms sampling-based planners in cluttered environments, producing faster, safer, and smoother trajectories and exceeding ellipsoid-based baselines in geometric fidelity. Actual experiments on a physical aerial-manipulation platform confirm feasibility and robustness, demonstrating consistent performance across simulation and hardware settings. The video can be found at https://youtu.be/hQYKwrWf1Ak.
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