A Universal Formulation for Path-Parametric Planning and Control

要約

本論文では、パス・パラメトリックな計画と制御のための統一的な枠組みを提示する。この定式化は、伝統的な経路追従から、より最近のコンタリングや、進捗を最大化するモデル予測制御や強化学習に至るまで、経路パラメトリック技術の全領域を単一の枠組みの下で標準化するものであり、普遍的である。この普遍性の基礎となる要素は2つある：第一に、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する。第二に、任意の曲線のパラメトリック速度や移動フレームを事前に仮定することなく、直交座標の空間パスパラメータ化を導出し、前述のパスパラメータ化手法と完全に連動させる。これら2つの要素の組み合わせにより、文献にある既存の経路パラメタリゼーション手法を統合した計画・制御の枠組みが得られる。

要約(オリジナル)

We present 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 for 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 unites existing path-parametric techniques in literature.

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