Path planning and collision avoidance are challenging in complex and highly variable environments due to the limited horizon of events. In literature, there are multiple model- and learning-based approaches that require significant computational resources to be effectively deployed and they may have limited generality. We propose a planning algorithm based on a globally stable passive controller that can plan smooth trajectories using limited computational resources in challenging environmental conditions. The architecture combines the recently proposed fractal impedance controller with elastic bands and regions of finite time invariance. As the method is based on an impedance controller, it can also be used directly as a force/torque controller. We validated our method in simulation to analyse the ability of interactive navigation in challenging concave domains via the issuing of via-points, and its robustness to low bandwidth feedback. A swarm simulation using 11 agents validated the scalability of the proposed method. We have performed hardware experiments on a holonomic wheeled platform validating smoothness and robustness of interaction with dynamic agents (i.e., humans and robots). The computational complexity of the proposed local planner enables deployment with low-power micro-controllers lowering the energy consumption compared to other methods that rely upon numeric optimisation.


翻译:由于事件范围有限,在复杂和高度多变的环境中,路径规划和避免碰撞的规划和避免具有挑战性。在文献中,有多种模型和学习方法需要大量的计算资源才能有效部署,而且这些方法可能具有有限的普遍性。我们提议了一个基于全球稳定的被动控制器的规划算法,该算法可以利用有限的计算资源在挑战环境的条件下规划平稳的轨迹。这个结构将最近提出的分解阻力控制器与弹性轮式控制器和有限时间变化区结合起来。由于该方法以阻力控制器为基础,它也可以直接用作一种力量/调控器。我们验证了我们模拟的方法,通过发布点来分析在挑战连接域中进行交互式导航的能力,以及它对于低带宽反馈的稳健性。使用11个代理器的暖模拟验证了拟议方法的可缩放性。我们已在一个确认与动态代理器(即人和机器人)之间互动的平稳和稳健性平台上进行了硬件试验。我们验证了该方法的计算复杂性,从而能够以低能量微控制方法进行部署,从而能够以较低的微节能控制其他节率方法。

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