A Universal Formulation for Path-Parametric Planning and Control

要約

この研究では、パスパラメトリックの計画と制御のための統一フレームワークを提示します。
この定式化は、従来のパスフォローイングから最新のコンタリングまたは進歩を最大化するモデルの予測制御と強化学習に至るまで、パスパラメトリック手法の全範囲を単一のフレームワークの下で標準化するため、普遍的です。
この普遍性の基礎となる要素は 2 つあります。第 1 に、特異点のない、滑らかで微分可能な移動フレームを計算できるコンパクトで効率的な手法を提示します。
第 2 に、パラメトリック速度や移動フレームに関する事前の仮定なしに、任意の曲線に適用できるデカルト座標の空間パス パラメータ化を導出します。これは、前述のパス パラメータ化方法と完全に相互作用します。
これら 2 つの要素を組み合わせることで、文献にある既存のパスパラメトリック手法を統合する計画および制御フレームワークが実現します。
これらすべてのアプローチを統合することを目指して、提示されたコンテンツを実装するソフトウェア ライブラリである PACOR をオープンソースにし、それによってパスパラメトリックな計画と制御方法を定式化するための自己完結型ツールキットを提供します。

要約(オリジナル)

This work presents a unified framework for path-parametric planning and control. This formulation is universal as it standardizes the entire spectrum of path-parametric techniques — from traditional path following to more recent contouring or progress-maximizing Model Predictive Control and Reinforcement Learning — under a single framework. The ingredients underlying this universality are twofold: First, we present a compact and efficient technique capable of computing singularity-free, smooth and differentiable moving frames. Second, we derive a spatial path parameterization of the Cartesian coordinates applicable to any arbitrary curve without prior assumptions on its parametric speed or moving frame, and that perfectly interplays with the aforementioned path parameterization method. The combination of these two ingredients leads to a planning and control framework that brings togehter existing path-parametric techniques in literature. Aiming to unify all these approaches, we open source PACOR, a software library that implements the presented content, thereby providing a self-contained toolkit for the formulation of path-parametric planning and control methods.

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