Minimum Time Strategies for a Differential Drive Robot Escaping from a Circular Detection Region

要約

飛行機の円形検出領域内に位置するディファレンシャルドライブロボット（DDR）は、最小時間で逃げることを望んでいます。
さまざまなロボットアプリケーションは、平面内の禁じられた/危険な領域からできるだけ早くDDRが逃げる、または一定の高度で飛んでいる無人車両のセンサーフットプリントから逃げるなど、以前の問題のようにモデル化できます。
この論文では、2つのシナリオの下で目標を達成するためのモーション戦略を見つけます。
1つは、検出領域はDDRよりも遅く動き、脱出を防ぎます。
別の場合、その位置は固定されています。
問題をゼロサムの追跡回避ゲームとして定式化し、微分ゲーム理論を使用して、プレーヤーの時間最適なモーション戦略を計算します。
DDRの速度の利点を考えると、検出領域の中心から最大速度で翻訳することで、いつでも逃げることができます。
この作業では、以前の戦略が場合によっては最適である可能性があることを示します。
ただし、他のモーション戦略は、プレーヤーの速度比とプレーヤーの初期構成に基づいて現れます。

要約(オリジナル)

A Differential Drive Robot (DDR) located inside a circular detection region in the plane wants to escape from it in minimum time. Various robotics applications can be modeled like the previous problem, such as a DDR escaping as soon as possible from a forbidden/dangerous region in the plane or running out from the sensor footprint of an unmanned vehicle flying at a constant altitude. In this paper, we find the motion strategies to accomplish its goal under two scenarios. In one, the detection region moves slower than the DDR and seeks to prevent escape; in another, its position is fixed. We formulate the problem as a zero-sum pursuit-evasion game, and using differential games theory, we compute the players’ time-optimal motion strategies. Given the DDR’s speed advantage, it can always escape by translating away from the center of the detection region at maximum speed. In this work, we show that the previous strategy could be optimal in some cases; however, other motion strategies emerge based on the player’s speed ratio and the players’ initial configurations.

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