Dynamic Control Barrier Function-based Model Predictive Control to Safety-Critical Obstacle-Avoidance of Mobile Robot

计算机科学 避障 控制理论(社会学) 模型预测控制 占用网格映射 障碍物 卡尔曼滤波器 弹道 参数化复杂度 移动机器人 算法 人工智能 控制(管理) 机器人 政治学 物理 法学 天文
作者
Zhuozhu Jian,Zihong Yan,Xuanang Lei,Zihong Lu,Bin Lan,Xueqian Wang,Bin Liang
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2209.08539
摘要

This paper presents an efficient and safe method to avoid static and dynamic obstacles based on LiDAR. First, point cloud is used to generate a real-time local grid map for obstacle detection. Then, obstacles are clustered by DBSCAN algorithm and enclosed with minimum bounding ellipses (MBEs). In addition, data association is conducted to match each MBE with the obstacle in the current frame. Considering MBE as an observation, Kalman filter (KF) is used to estimate and predict the motion state of the obstacle. In this way, the trajectory of each obstacle in the forward time domain can be parameterized as a set of ellipses. Due to the uncertainty of the MBE, the semi-major and semi-minor axes of the parameterized ellipse are extended to ensure safety. We extend the traditional Control Barrier Function (CBF) and propose Dynamic Control Barrier Function (D-CBF). We combine D-CBF with Model Predictive Control (MPC) to implement safety-critical dynamic obstacle avoidance. Experiments in simulated and real scenarios are conducted to verify the effectiveness of our algorithm. The source code is released for the reference of the community.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
贤惠的白开水完成签到 ,获得积分10
1秒前
英姑应助林林林采纳,获得10
2秒前
科研小民工应助Anquan采纳,获得30
2秒前
cyt9999发布了新的文献求助10
3秒前
天天快乐应助好难啊采纳,获得10
4秒前
干净的烧鹅完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
6秒前
在人中发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
fls221完成签到,获得积分10
8秒前
Laity完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
健忘捕发布了新的文献求助10
10秒前
林林林发布了新的文献求助10
11秒前
ok完成签到 ,获得积分10
12秒前
乐乐应助wewe采纳,获得30
12秒前
12秒前
拥有八根情丝完成签到 ,获得积分10
13秒前
科研通AI5应助Rex采纳,获得10
14秒前
15秒前
情怀应助樱桃小丸子采纳,获得10
16秒前
好难啊发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
21秒前
22秒前
22秒前
wewe完成签到,获得积分20
23秒前
李大爷发布了新的文献求助10
23秒前
Kevin完成签到,获得积分10
25秒前
酷炫的尔丝完成签到 ,获得积分10
25秒前
Hello应助标致的蛋挞采纳,获得50
26秒前
大个应助明亮的宁采纳,获得10
27秒前
Rainbow发布了新的文献求助10
27秒前
anyone发布了新的文献求助30
28秒前
充电宝应助SY采纳,获得10
29秒前
D先生完成签到,获得积分20
29秒前
yxt完成签到,获得积分10
29秒前
momo发布了新的文献求助10
30秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Ensartinib (Ensacove) for Non-Small Cell Lung Cancer 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
Bacterial collagenases and their clinical applications 800
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
Luis Lacasa - Sobre esto y aquello 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3528035
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3108306
关于积分的说明 9288252
捐赠科研通 2805909
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1540220
邀请新用户注册赠送积分活动 716950
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 709851