Unifying Complementarity Constraints and Control Barrier Functions for Safe Whole-Body Robot Control

要約

安全性が批判的な全身ロボット制御には、衝突回避をリアルタイムで保証する反応的な方法が必要です。
相補性の制約と制御バリア関数（CBF）は、そのような安全性の制約を確保するためのコアツールとして浮上しており、それぞれがよく発達したフィールドを表しています。
同様の問題に対処しているにもかかわらず、彼らのつながりはほとんど未踏のままです。
このペーパーは、単一と複数の制約シナリオの両方を考慮して、サンプルデータのこれら2つの方法論の一次システムの同等性を正式に証明することにより、このギャップを橋渡しします。
この同等性を実証することにより、これらの手法について統一された視点を提供します。
この統一には理論的および実用的な意味があり、堅牢性の保証と相補性とCBFフレームワークの間のアルゴリズムの改善の交差アプリケーションを促進します。
これらの相乗効果について説明し、より一般的なケースの方法の比較において将来の仕事を動機付けます。

要約(オリジナル)

Safety-critical whole-body robot control demands reactive methods that ensure collision avoidance in real-time. Complementarity constraints and control barrier functions (CBF) have emerged as core tools for ensuring such safety constraints, and each represents a well-developed field. Despite addressing similar problems, their connection remains largely unexplored. This paper bridges this gap by formally proving the equivalence between these two methodologies for sampled-data, first-order systems, considering both single and multiple constraint scenarios. By demonstrating this equivalence, we provide a unified perspective on these techniques. This unification has theoretical and practical implications, facilitating the cross-application of robustness guarantees and algorithmic improvements between complementarity and CBF frameworks. We discuss these synergistic benefits and motivate future work in the comparison of the methods in more general cases.

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