In the context of autonomous robots, one of the most important tasks is to prevent potential damage to the robot during navigation. For this purpose, it is often assumed that one must deal with known probabilistic obstacles, then compute the probability of collision with each obstacle. However, in complex scenarios or unstructured environments, it might be difficult to detect such obstacles. In these cases, a metric map is used, where each position stores the information of occupancy. The most common type of metric map is the Bayesian occupancy map. However, this type of map is not well suited for computing risk assessments for continuous paths due to its discrete nature. Hence, we introduce a novel type of map called the Lambda Field, which is specially designed for risk assessment. We first propose a way to compute such a map and the expectation of a generic risk over a path. Then, we demonstrate the benefits of our generic formulation with a use case defining the risk as the expected collision force over a path. Using this risk definition and the Lambda Field, we show that our framework is capable of doing classical path planning while having a physical-based metric. Furthermore, the Lambda Field gives a natural way to deal with unstructured environments, such as tall grass. Where standard environment representations would always generate trajectories going around such obstacles, our framework allows the robot to go through the grass while being aware of the risk taken.


翻译:在自主机器人的背景下,最重要的任务之一是防止机器人在航行期间遭受潜在损害。为此,人们往往认为,必须处理已知的概率障碍,然后计算与每个障碍碰撞的可能性。然而,在复杂的情景或结构不完善的环境中,可能很难发现这些障碍。在这种情况下,使用一个通用地图,每个位置都储存着占用信息。最常见的通用地图类型是巴伊西亚人占地图。然而,由于这种类型的地图因其离散性质,不适合计算连续路径的风险评估。因此,我们引入了一种新型地图,称为兰巴达场,专门设计用于风险评估。我们首先提出一种方法,在复杂的情景或非结构环境中绘制这样的地图和对一般风险的预期。然后,我们用一个通用的模型将风险定义为一条路径上的预期碰撞力。使用这一风险定义和兰巴达场,我们展示了我们的框架能够进行经典路径规划,同时进行基于物理的测量。此外,我们引入了一种叫做兰巴达场域的地图,我们首先提出一种方法,在一条路径上设置一种自然障碍,然后在一条路径上设置一种不固定环境时,我们通常会形成一种自然障碍。

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