Developing controllers for obstacle avoidance between polytopes is a challenging and necessary problem for navigation in tight spaces. Traditional approaches can only formulate the obstacle avoidance problem as an offline optimization problem. To address these challenges, we propose a duality-based safety-critical optimal control using nonsmooth control barrier functions for obstacle avoidance between polytopes, which can be solved in real-time with a QP-based optimization problem. A dual optimization problem is introduced to represent the minimum distance between polytopes and the Lagrangian function for the dual form is applied to construct a control barrier function. We validate the obstacle avoidance with the proposed dual formulation for L-shaped (sofa-shaped) controlled robot in a corridor environment. We demonstrate real-time tight obstacle avoidance with non-conservative maneuvers on a moving sofa (piano) problem with nonlinear dynamics.


翻译:开发控制器,以避免在顶端形成障碍,这是紧凑空间航行的一个挑战和必要的问题。传统方法只能将避免障碍问题发展成为离线优化问题。为了应对这些挑战,我们提议使用非移动控制屏障功能,实现基于双向安全临界最佳控制,以在顶端之间避免障碍,这可以在实时解决,同时解决基于QP的优化问题。引入了双重优化问题,以代表多端和拉格朗江功能之间的最小距离,以建立控制屏障功能。我们用在走廊环境中为L型(sofa形)受控制的机器人提议的双向配方来验证障碍的避免。我们展示了在非线性动态的移动沙发(piana)问题上与非防腐蚀性机动性动作的实时屏障。

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