Quadrotors can achieve aggressive flight by tracking complex maneuvers and rapidly changing directions. Planning for aggressive flight with trajectory optimization could be incredibly fast, even in higher dimensions, and can account for dynamics of the quadrotor, however, only provides a locally optimal solution. On the other hand, planning with discrete graph search can handle non-convex spaces to guarantee optimality but suffers from exponential complexity with the dimension of search. We introduce a framework for aggressive quadrotor trajectory generation with global reasoning capabilities that combines the best of trajectory optimization and discrete graph search. Specifically, we develop a novel algorithmic framework that \textit{interleaves} these two methods to complement each other and generate trajectories with provable guarantees on completeness up to discretization. We demonstrate and quantitatively analyze the performance of our algorithm in challenging simulation environments with narrow gaps that create severe attitude constraints and push the dynamic capabilities of the quadrotor. Experiments show the benefits of the proposed algorithmic framework over standalone trajectory optimization and graph search-based planning techniques for aggressive quadrotor flight.


翻译:四方可以通过跟踪复杂的操作和快速变化的方向实现侵略性飞行。 以轨迹优化进行侵略性飞行的计划可能非常快速, 甚至更高尺寸, 并且可以考虑到四重体体的动态, 但是, 只能提供一种当地最佳的解决办法。 另一方面, 使用离散图形搜索的规划可以处理非曲线空间, 以保证最佳性, 但与搜索的层面相比, 却存在指数复杂性。 我们引入了具有全球推理能力的侵略性四重体轨道生成框架, 其范围结合了轨道优化和离散图搜索的最佳能力。 具体地说, 我们开发了一个新型的算法框架, 以对彼此进行补充, 并产生对离散前的完整性提供可辨的保证。 我们展示并量化分析我们在具有挑战性的模拟环境中的算法性, 其狭小的距离造成了严重的态度限制, 并推动了四重体体体体体体的动态能力。 实验显示了拟议的算法框架相对于独立轨迹优化和以图形为基础的搜索规划技术的好处。

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