We propose a novel approach for sampling-based and control-based motion planning that combines a representation of the environment obtained via a modified version of optimal Rapidly-exploring Random Trees (RRT*), with landmark-based output-feedback controllers obtained via Control Lyapunov Functions, Control Barrier Functions, and robust Linear Programming. Our solution inherits many benefits of RRT*-like algorithms, such as the ability to implicitly handle arbitrarily complex obstacles, and asymptotic optimality. Additionally, it extends planning beyond the discrete nominal paths, as feedback controllers can correct deviations from such paths, and are robust to discrepancies between the map used for planning and the real environment. We test our algorithms first in simulations and then in experiments, testing the robustness of the approach to practical conditions, such as deformations of the environment, mismatches in the dynamical model of the robot, and measurements acquired with a camera with a limited field of view.


翻译:我们提出了一个基于取样和控制的动作规划新颖方法,它将通过经修改的最佳快速探索随机树(RRT*)获得的环境代表与通过控制 Lyapunov 功能、控制障碍功能和强有力的线性编程获得的具有里程碑意义的产出反馈控制器(Lyapunov 函数、控制障碍功能和强大的线性编程)相结合。我们的解决方案继承了RRT* 类似算法的许多好处,如隐含地处理任意复杂障碍的能力,以及无症状的最佳性。此外,它扩大了规划的范围,超越了离散的名义路径,因为反馈控制器可以纠正偏离这些路径的情况,并且能够适应用于规划的地图与实际环境之间的差异。我们首先在模拟中然后在实验中测试我们的算法,测试对实际条件的稳健性,例如环境的变形、机器人动态模型的不匹配,以及以有限视野的相机取得的测量。

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