This paper focuses on spatial time-optimal motion planning, a generalization of the exact time-optimal path following problem that allows the system to plan within a predefined space. In contrast to state-of-the-art methods, we drop the assumption that a collision-free geometric reference is given. Instead, we present a two-stage motion planning method that solely relies on a goal location and a geometric representation of the environment to compute a time-optimal trajectory that is compliant with system dynamics and constraints. To do so, the proposed scheme first computes an obstacle-free Pythagorean Hodograph parametric spline, and second solves a spatially reformulated minimum-time optimization problem. The spline obtained in the first stage is not a geometric reference, but an extension of the environment representation, and thus, time-optimality of the solution is guaranteed. The efficacy of the proposed approach is benchmarked by a known planar example and validated in a more complex spatial system, illustrating its versatility and applicability.


翻译:本文侧重于空间时间最佳运动规划, 并概括精确的时间最佳路径, 使系统能够在预设空间内进行规划。 与最先进的方法相比, 我们放弃了一个假设, 即提供了不碰撞的几何参照。 相反, 我们提出了一个两阶段运动规划方法, 仅依靠目标位置和环境的几何表示来计算符合系统动态和限制的、 最短时间轨道。 为此, 拟议的方案首先计算一个没有障碍的Pythagoren Hodlogicat 参数线, 并第二个方案解决空间重订的最短时间优化问题。 第一阶段获得的螺纹不是几何参照, 而是环境代表的延伸, 从而保证了解决方案的时间最优性。 拟议方法的效力以已知的平面示例为基准, 并在更复杂的空间系统中得到验证, 说明其多功能性和适用性。

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