For safe navigation in dynamic uncertain environments, robotic systems rely on the perception and prediction of other agents. Particularly, in occluded areas where cameras and LiDAR give no data, the robot must be able to reason about potential movements of invisible dynamic agents. This work presents a provably safe motion planning scheme for real-time navigation in an a priori unmapped environment, where occluded dynamic agents are present. Safety guarantees are provided based on reachability analysis. Forward reachable sets associated with potential occluded agents, such as pedestrians, are computed and incorporated into planning. An iterative optimization-based planner is presented that alternates between two optimizations: nonlinear Model Predictive Control (NMPC) and collision avoidance. Recursive feasibility of the MPC is guaranteed by introducing a terminal stopping constraint. The effectiveness of the proposed algorithm is demonstrated through simulation studies and hardware experiments with a TurtleBot robot. A video of experimental results is available at \url{https://youtu.be/OUnkB5Feyuk}.


翻译:为了在动态不确定的环境中进行安全导航,机器人系统依靠其他物剂的感知和预测。特别是,在照相机和LIDAR没有提供数据的隐蔽地区,机器人必须能够解释隐形动态物剂的潜在移动情况。这项工作为在先期、无映射的环境中进行实时导航提供了一个可看得见的安全运动规划计划,在先期、无隐形的动态物剂存在的情况下进行实时导航。根据可达性分析提供了安全保障。与潜在隐蔽物剂(如行人)相关的可前方可达标集被计算出来并纳入规划中。一个基于迭代优化的仪显示两种优化的替代方法:非线性模型预测控制(NMPC)和避免碰撞。通过引入终端停止限制来保证多功能器的可靠可行性。拟议的算法的有效性通过模拟研究和与TurtBot机器人的硬件实验得到证明。一个实验结果的视频可在\url{https://yout.be/OUnk5Feyuk}查阅。

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