SCTOMP: Spatially Constrained Time-Optimal Motion Planning

要約

この論文は、システムが事前に定義された空間内で計画を立てることを可能にする、正確な時間最適経路追跡問題の一般化である空間時間最適運動計画に焦点を当てています。
最先端の方法とは対照的に、衝突のない幾何学的参照が与えられるという仮定を捨てます。
代わりに、ゴール位置と環境の幾何学的表現のみに依存して、システムのダイナミクスと制約に準拠した時間的に最適な軌道を計算する 2 段階の動作計画方法を提案します。
これを行うために、提案されたスキームはまず障害物のないピタゴラス ホドグラフ パラメトリック スプラインを計算し、次に空間的に再定式化された最小時間最適化問題を解きます。
最初の段階で取得されるスプラインは幾何学的参照ではなく、環境表現の拡張であるため、解の時間最適性が保証されます。
提案されたアプローチの有効性は、既知の平面例によってベンチマークされ、より複雑な空間システムで検証され、その多用途性と適用性が示されています。

要約(オリジナル)

This paper focuses on spatial time-optimal motion planning, a generalization of the exact time-optimal path following problem that allows the system to plan within a predefined space. In contrast to state-of-the-art methods, we drop the assumption that a collision-free geometric reference is given. Instead, we present a two-stage motion planning method that solely relies on a goal location and a geometric representation of the environment to compute a time-optimal trajectory that is compliant with system dynamics and constraints. To do so, the proposed scheme first computes an obstacle-free Pythagorean Hodograph parametric spline, and second solves a spatially reformulated minimum-time optimization problem. The spline obtained in the first stage is not a geometric reference, but an extension of the environment representation, and thus, time-optimality of the solution is guaranteed. The efficacy of the proposed approach is benchmarked by a known planar example and validated in a more complex spatial system, illustrating its versatility and applicability.

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