Collision Avoidance Safety Filter for an Autonomous E-Scooter using Ultrasonic Sensors

要約

本稿では、自動運転電動スクーターの歩行者エリアでの安全な運転を可能にする衝突回避安全フィルターを提案します。
特に、電動スクーターの前方にある可能性のある障害物を広範囲に検出するために、複数の低コストの超音波センサーを採用しています。
誤った可能性のある距離測定に基づいて、測定ノイズと欠損値を軽減するフィルターと、差し迫った衝突により必要な場合に電動スクーターに指令される速度を制限するゲインスケジュールコントローラーを設計します。
提案されたコントローラ構造は、十分に大きな安全距離を確保しながら安全速度を低下させることで、未知の障害物との衝突を防ぐことができます。
衝突回避アプローチは、一般的な超小型モビリティ車両の同様の用途に簡単に導入できるように設計されています。
私たちが提案する安全フィルターの有効性は、実際の実験で実証されています。

要約(オリジナル)

In this paper, we propose a collision avoidance safety filter for autonomous electric scooters to enable safe operation of such vehicles in pedestrian areas. In particular, we employ multiple low-cost ultrasonic sensors to detect a wide range of possible obstacles in front of the e-scooter. Based on possibly faulty distance measurements, we design a filter to mitigate measurement noise and missing values as well as a gain-scheduled controller to limit the velocity commanded to the e-scooter when required due to imminent collisions. The proposed controller structure is able to prevent collisions with unknown obstacles by deploying a reduced safe velocity ensuring a sufficiently large safety distance. The collision avoidance approach is designed such that it may be easily deployed in similar applications of general micromobility vehicles. The effectiveness of our proposed safety filter is demonstrated in real-world experiments.

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