Singularity-Free Guiding Vector Field over Bézier’s Curves Applied to Rovers Path Planning and Path Following

要約

この論文では、パラメトリック パスをたどる問題を解決するための誘導アルゴリズムと、陸上車両型車輪移動ロボット (WMR) の曲率変化速度設定値を紹介します。
ガイダンス アルゴリズムは、特異点フリー ガイディング ベクトル場 SF-GVF に依存しています。
この新しい GVF アプローチは、目的のロボット パスと誘導ベクトル フィールドを高次元空間に拡張します。そこでは、場の特異点を回避しながら、目的のパラメトリック パスへの全体的な漸近収束を保証する角度制御関数を見つけることができます。
SF-GVF では、パスはパラメトリック定義に従う必要があります。
この機能により、ロボットの目的のパッチを定義するためにベジェ曲線を使用することが魅力的になります。
曲率が変化する速度設定値を誘導アルゴリズムと組み合わせることで、最小回転半径や最大横加速度などの物理的な制限が存在する場合でも、経路への収束が容易になります。
既製のコンポーネントで組み立てられた WMR プラットフォームを使用した理論結果、シミュレーション、屋外実験を提供します。

要約(オリジナル)

This paper presents a guidance algorithm for solving the problem of following parametric paths, as well as a curvature-varying speed setpoint for land-based car-type wheeled mobile robots (WMRs). The guidance algorithm relies on Singularity-Free Guiding Vector Fields SF-GVF. This novel GVF approach expands the desired robot path and the Guiding vector field to a higher dimensional space, in which an angular control function can be found to ensure global asymptotic convergence to the desired parametric path while avoiding field singularities. In SF-GVF, paths should follow a parametric definition. This feature makes using Bezier’s curves attractive to define the robot’s desired patch. The curvature-varying speed setpoint, combined with the guidance algorithm, eases the convergence to the path when physical restrictions exist, such as minimal turning radius or maximal lateral acceleration. We provide theoretical results, simulations, and outdoor experiments using a WMR platform assembled with off-the-shelf components.

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