安全关键性协作机器人的控制屏障功能对于协同机器人在存在固定（全局）约束的情况下进行协调控制，提出一种安全关键性方法。为此，我们利用控制屏障功能（CBFs）来确保机器人的安全协作，同时保持所需的形态并避开障碍物。顶层规划器生成一组可行的轨迹，考虑机器人之间的运动学约束和环境的物理约束。该规划器利用CBFs来确保安全关键性协调控制，即在运动过程中保证协作机器人的安全性。中层轨迹规划器引入了相互连接的单刚体（SRB）动力学模型，生成最优的地面反作用力（GRFs）来跟踪来自顶层规划器的安全保证轨迹，并处理机器人之间的相互连接。分布式低级控制器生成整体运动，以跟随所预先规定的最优GRFs，同时确保在每个支撑腿的末端满足摩擦锥条件。这种方法的有效性通过数值模拟和在一对四足机器人上进行的实验得到了证明。安全关键性协作机器人的控制屏障功能 (Safety-Critical Coordination for Cooperative Legged Locomotion via Control Barrier Functions)

翻译：安全关键性协作机器人的控制屏障功能对于协同机器人在存在固定（全局）约束的情况下进行协调控制，提出一种安全关键性方法。为此，我们利用控制屏障功能（CBFs）来确保机器人的安全协作，同时保持所需的形态并避开障碍物。顶层规划器生成一组可行的轨迹，考虑机器人之间的运动学约束和环境的物理约束。该规划器利用CBFs来确保安全关键性协调控制，即在运动过程中保证协作机器人的安全性。中层轨迹规划器引入了相互连接的单刚体（SRB）动力学模型，生成最优的地面反作用力（GRFs）来跟踪来自顶层规划器的安全保证轨迹，并处理机器人之间的相互连接。分布式低级控制器生成整体运动，以跟随所预先规定的最优GRFs，同时确保在每个支撑腿的末端满足摩擦锥条件。这种方法的有效性通过数值模拟和在一对四足机器人上进行的实验得到了证明。安全关键性协作机器人的控制屏障功能

Jeeseop Kim,Jaemin Lee,Aaron D. Ames

from arxiv, Under review

This paper presents a safety-critical approach to the coordinated control of cooperative robots locomoting in the presence of fixed (holonomic) constraints. To this end, we leverage control barrier functions (CBFs) to ensure the safe cooperation of the robots while maintaining a desired formation and avoiding obstacles. The top-level planner generates a set of feasible trajectories, accounting for both kinematic constraints between the robots and physical constraints of the environment. This planner leverages CBFs to ensure safety-critical coordination control, i.e., guarantee safety of the collaborative robots during locomotion. The middle-level trajectory planner incorporates interconnected single rigid body (SRB) dynamics to generate optimal ground reaction forces (GRFs) to track the safety-ensured trajectories from the top-level planner while addressing the interconnection dynamics between agents. Distributed low-level controllers generate whole-body motion to follow the prescribed optimal GRFs while ensuring the friction cone condition at each end of the stance legs. The effectiveness of the approach is demonstrated through numerical simulations and experimentally on a pair of quadrupedal robots.

翻译：本文提出了协同机器人的安全关键性协调控制方法，用于在存在固定（全局）约束的情况下进行协同运动。为此，我们利用控制屏障功能（CBFs）来确保机器人的安全协作，同时保持所需的形态并避开障碍物。顶层规划器生成一组可行的轨迹，考虑机器人之间的运动学约束和环境的物理约束。该规划器利用CBFs来确保安全关键性协调控制，即在运动过程中保证协作机器人的安全性。中层轨迹规划器引入了相互连接的单刚体（SRB）动力学模型，生成最优的地面反作用力（GRFs）来跟踪来自顶层规划器的安全保证轨迹，并处理机器人之间的相互连接。分布式低级控制器生成整体运动，以跟随所预先规定的最优GRFs，同时确保在每个支撑腿的末端满足摩擦锥条件。通过数值模拟和在一对四足机器人上进行的实验，证明了该方法的有效性。