Dynamically Feasible Path Planning in Cluttered Environments via Reachable Bezier Polytopes

要約

現実世界の環境にロボット システムを展開するには、雑然とした非凸面の空間を通過するパスを迅速に作成する能力が必要です。
これらの計画された軌道は、運動学的に実現可能 (つまり、衝突がない) かつ動的に実現可能 (つまり、基礎となるシステム ダイナミクスを満たす) の両方が必要であり、経路計画フェーズでは自由空間とロボットのダイナミクスの両方を考慮する必要があります。
この研究では、運動学的要件と動的要件の両方を満たす軌道を生成するための効率的なツールとして、到達可能なベジェ ポリトープのアプリケーションを検討します。
さらに、特定の計算タスクを GPU にオフロードすることで、このようなアルゴリズムが厳しいリアルタイム要件を満たすことができることを実証します。
非線形制御システム用に衝突のない動的に実行可能なパスを効率的に生成する階層化制御アーキテクチャを提案し、乱雑な環境での 3D ホッピングのタスクに関するフレームワークを実証します。

要約(オリジナル)

The deployment of robotic systems in real world environments requires the ability to quickly produce paths through cluttered, non-convex spaces. These planned trajectories must be both kinematically feasible (i.e., collision free) and dynamically feasible (i.e., satisfy the underlying system dynamics), necessitating a consideration of both the free space and the dynamics of the robot in the path planning phase. In this work, we explore the application of reachable Bezier polytopes as an efficient tool for generating trajectories satisfying both kinematic and dynamic requirements. Furthermore, we demonstrate that by offloading specific computation tasks to the GPU, such an algorithm can meet tight real time requirements. We propose a layered control architecture that efficiently produces collision free and dynamically feasible paths for nonlinear control systems, and demonstrate the framework on the tasks of 3D hopping in a cluttered environment.

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