Sensor-based distributionally robust control for safe robot navigation in dynamic environments

机器人 计算机科学 控制(管理) 控制工程 工程类 人工智能
作者
Kehan Long,Yinzhuang Yi,Zhirui Dai,Sylvia Herbert,Jorge Cortés,Nikolay Atanasov
出处
期刊:The International Journal of Robotics Research [SAGE]
被引量:2
标识
DOI:10.1177/02783649251352000
摘要

We introduce a novel method for mobile robot navigation in dynamic, unknown environments, leveraging onboard sensing and distributionally robust optimization to impose probabilistic safety constraints. Our method introduces a distributionally robust control barrier function (DR-CBF) that directly integrates noisy sensor measurements and state estimates to define safety constraints. This approach is applicable to a wide range of control-affine dynamics, generalizable to robots with complex geometries, and capable of operating at real-time control frequencies. Coupled with a control Lyapunov function (CLF) for path following, the proposed CLF-DR-CBF control synthesis method achieves safe, robust, and efficient navigation in challenging environments. We demonstrate the effectiveness and robustness of our approach for safe autonomous navigation under uncertainty and dynamic obstacles in simulations and real-world experiments with differential-drive robots.
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