Viability-Based Guaranteed Safe Robot Navigation - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Access content directly
Reports (Research Report) Year : 2018

Viability-Based Guaranteed Safe Robot Navigation

Navigation pour robot avec garantie de sécurité basée sur la théorie de la viabilité

Abstract

Guaranteeing safe, i.e. collision-free, motion for robotic systems is usually tackled in the Inevitable Collision State framework. This paper explores the use of the more general Viability theory as an alternative when safe motion involves multiple motion constraints and not just collision avoidance. Central to Viability is the so-called viability kernel, i.e. the set of states of the robotic system for which there is at least one trajectory that satisfies the motion constraints forever. The paper presents an algorithm that computes off-line an approximation of the viability kernel that is both conservative and able to handle time-varying constraints such as moving obstacles. Then it demonstrates, for different robotic scenarios involving multiple motion constraints (collision avoidance, visibility, velocity), how to use the viability kernel computed off-line within an on-line reactive navigation scheme that can drive the robotic system without ever violating the motion constraints at hand.
La garantie de mouvement sans collision pour les systèmes robotiques est généralement abordée dans le cadre des Etats de Collision Inévitable. Cet article explore l’utilisation de la théorie plus générale de la Viabilité comme alternative lorsque le mouvement implique des contraintes de mouvement autres que l’évitement de collision. Le noyau de viabilité, i.e. l’ensemble des états du système robotique pour lequel il existe au moins une trajectoire qui satisfait à jamais les contraintes de mouvement, est un élément central de la théorie de la viabilité. Cet article présente un algorithme qui calcule hors ligne une approximation du noyau de viabilité qui est à la fois conservative et capable de gérer des contraintes dynamiques telles que des obstacles mobiles. Ensuite, il démontre, pour différents scénarios robotiques impliquant plusieurs contraintes de mouvement (évitement de collision, visibilité, vitesse), comment utiliser le noyau de viabilité calculé hors ligne dans un schéma de navigation réactive en ligne capable de piloter le système robotique sans jamais violer les différentes contraintes de mouvement.
Fichier principal
Vignette du fichier
RR-9217.pdf (5.78 Mo) Télécharger le fichier
Origin : Files produced by the author(s)
Loading...

Dates and versions

hal-01901675 , version 1 (23-10-2018)
hal-01901675 , version 2 (23-10-2018)

Identifiers

  • HAL Id : hal-01901675 , version 2

Cite

Mohamed Bouguerra, Thierry Fraichard, Mohamed Fezari. Viability-Based Guaranteed Safe Robot Navigation. [Research Report] RR-9217, INRIA. 2018. ⟨hal-01901675v2⟩
105 View
256 Download

Share

Gmail Facebook X LinkedIn More