Reziproke Kollisionsvermeidung mit Beschleunigungs-Geschwindigkeits-Hindernissen

Wir präsentieren einen Ansatz zur Kollisionsvermeidung für mobile Roboter, der die Beschleunigungsbeschränkungen berücksichtigt. Wir diskutieren sowohl den Fall, dass ein einzelner Roboter unter sich bewegenden Hindernissen navigiert, als auch den Fall, dass mehrere Roboter reziprok Kollisionen miteinander vermeiden, während sie sich in einem gemeinsamen Arbeitsbereich bewegen. Inspiriert vom Konzept der Geschwindigkeits-Hindernisse führen wir das Beschleunigungs-Geschwindigkeits-Hindernis (AVO) ein, um es einem Roboter zu ermöglichen, Kollisionen mit bewegenden Hindernissen zu vermeiden, während er die Beschleunigungsbeschränkungen einhält. AVO charakterisiert die Menge neuer Geschwindigkeiten, die der Roboter sicher erreichen und annehmen kann, indem er die Beschleunigung proportional steuert. Wir erweitern dieses Konzept auf die reziproke Kollisionsvermeidung in Multi-Roboter-Settings, indem wir jedem Roboter die Hälfte der Verantwortung für die Vermeidung paarweiser Kollisionen übertragen. Unsere Formulierung garantiert kollisionfreies Navigieren, auch wenn die Roboter unabhängig und gleichzeitig agieren, ohne Koordination. Unser Ansatz ist für holonomische Roboter konzipiert, kann aber auch auf kinematisch eingeschränkte nicht-holonomische Roboter wie Autos angewendet werden. Wir haben unseren Ansatz implementiert und zeigen Simulationsergebnisse in herausfordernden Umgebungen mit einer großen Anzahl von Robotern und Hindernissen.