Collision-free Source Seeking Control Methods for Unicycle Robots

要約

この研究では、未知の雑然とした環境を移動する一輪車ロボットのための、衝突のない発生源探索制御フレームワークを提案します。
このフレームワークでは、障害物回避は 2 次計画法に組み込まれたコントロール バリア関数 (CBF) によって誘導され、発生源探索制御は発生源の信号強度を測定するオンボード センサーの使用のみに依存します。
CBF の混合相対次数に取り組むために、我々は 3 つの異なる CBF、すなわちゼロ化制御バリア関数 (ZCBF)、指数関数的制御バリア関数 (ECBF)、および最近の CBF と直接統合できる逆数制御バリア関数 (RCBF) を提案しました。
勾配上昇源探索制御法則。
私たちは 3 つの異なる方法の厳密な分析を提供し、Matlab を使用したシミュレーションと、Gazebo/ROS で障害物が移動する現実的な動的環境を使用したシミュレーションでのアプローチの有効性を示します。

要約(オリジナル)

In this work, we propose a collision-free source-seeking control framework for unicycle robots traversing an unknown cluttered environment. In this framework, obstacle avoidance is guided by the control barrier functions (CBF) embedded in quadratic programming and the source seeking control relies solely on the use of on-board sensors that measure the signal strength of the source. To tackle the mixed relative degree of the CBF, we proposed three different CBFs, namely the zeroing control barrier functions (ZCBF), exponential control barrier functions (ECBF), and reciprocal control barrier functions (RCBF) that can directly be integrated with our recent gradient-ascent source-seeking control law. We provide rigorous analysis of the three different methods and show the efficacy of the approaches in simulations using Matlab, as well as, using a realistic dynamic environment with moving obstacles in Gazebo/ROS.

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