Model-Free and Real-Time Bioinspired Unicycle-Based Source Seeking: Differential Wheeled Robotic Experiments

要約

ソース探索を目的としたバイオインスプレッド ロボットは、一輪車のモデリングと定式化を使用して研究され、その制御が設計されることがよくあります。
これは、モデルベースのコントローラーだけでなく、極値探索制御 (ESC) などのモデルフリーのリアルタイム制御方法にも当てはまります。
この論文では、差動車輪ロボットに適用可能な一輪車ベースの ESC 設計を提案します。(1) 非常に単純な設計であり、1 つの単純な制御アフィン法則に基づいており、状態積分器はありません。
(2) ESC 設計で持続することが知られている振動を減衰します (つまり、発生源で完全に停止します)。
(3) モデルフリーのリアルタイム設定で動作し、環境ノイズやセンサーノイズを許容します。
私たちは、提案した設計を使用した差動車輪付きロボットによる固定および移動光源の探索に関するシミュレーションと現実世界のロボット実験結果を提供します。
結果は、文献と比較した場合、望ましくない振動の減衰、収束速度の向上、ノイズ処理の改善など、提案した設計の明らかな利点を示しています。

要約(オリジナル)

Bioinspred robots aimed at source-seeking are often studied, and their controls designed, using unicycle modeling and formulation. This is true not only for model-based controllers, but also for model-free, real-time control methods such as extremum seeking control (ESC). In this paper, we propose a unicycle-based ESC design applicable to differential wheeled robots that: (1) is very simple design, based on one simple control-affine law, and without state integrators; (2) attenuates oscillations known to persist in ESC designs (i.e., fully stop at the source); and (3) operates in a model-free, real-time setting, tolerating environmental/sensor noise. We provide simulation and real-world robotic experimental results for fixed and moving light source seeking by a differential wheeled robot using our proposed design. Results indicate clear advantages of our proposed design when compared to the literature, including attenuation of undesired oscillations, improved convergence speed, and better handling of noise.

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