論文の概要: A General Purpose Method for Robotic Interception of Non-Cooperative Dynamic Targets

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.20769v1
• Date: Tue, 23 Dec 2025 21:14:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.489996
• Title: A General Purpose Method for Robotic Interception of Non-Cooperative Dynamic Targets
• Title（参考訳）: 非協調的動的ターゲットのロボット知覚のための汎用的手法
• Authors: Tanmay P. Patel, Erica L. Tevere, Erik H. Kramer, Rudranarayan M. Mukherjee,
• Abstract要約: 本稿では,動的,非協調的対象の自律的,視覚に基づくインターセプションのための汎用的枠組みを提案する。 このアプローチは、ターゲット追跡のためのフィデューシャルを備えた単眼カメラにのみ依存し、ローカルなオブザーバフレームで完全に動作する。 シミュレーションおよび物理実験の結果は、低いインターセプション誤差で堅牢な性能を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: This paper presents a general purpose framework for autonomous, vision-based interception of dynamic, non-cooperative targets, validated across three distinct mobility platforms: an unmanned aerial vehicle (UAV), a four-wheeled ground rover, and an air-thruster spacecraft testbed. The approach relies solely on a monocular camera with fiducials for target tracking and operates entirely in the local observer frame without the need for global information. The core contribution of this work is a streamlined and general approach to autonomous interception that can be adapted across robots with varying dynamics, as well as our comprehensive study of the robot interception problem across heterogenous mobility systems under limited observability and no global localization. Our method integrates (1) an Extended Kalman Filter for relative pose estimation amid intermittent measurements, (2) a history-conditioned motion predictor for dynamic target trajectory propagation, and (3) a receding-horizon planner solving a constrained convex program in real time to ensure time-efficient and kinematically feasible interception paths. Our operating regime assumes that observability is restricted by partial fields of view, sensor dropouts, and target occlusions. Experiments are performed in these conditions and include autonomous UAV landing on dynamic targets, rover rendezvous and leader-follower tasks, and spacecraft proximity operations. Results from simulated and physical experiments demonstrate robust performance with low interception errors (both during station-keeping and upon scenario completion), high success rates under deterministic and stochastic target motion profiles, and real-time execution on embedded processors such as the Jetson Orin, VOXL2, and Raspberry Pi 5. These results highlight the framework's generalizability, robustness, and computational efficiency.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,無人航空機(UAV),4輪地上ローバー(4輪地上ローバー),エアスラスター宇宙船(テストベッド)の3つの異なる移動プラットフォームで検証された動的非協調目標の自律的視覚的インターセプションのための汎用的枠組みを提案する。 このアプローチは、ターゲット追跡のためのフィデューシャルを備えた単眼カメラにのみ依存し、グローバル情報を必要としないローカルオブザーバフレームで完全に動作する。 この研究の核となる貢献は、様々なダイナミクスを持つロボットにまたがる自律的インターセプションへの合理化と一般的なアプローチであり、また、観測可能性の制限とグローバルなローカライゼーションのない異種移動系におけるロボットインターセプション問題の包括的研究である。 本手法は,(1)間欠的測定による相対ポーズ推定のための拡張カルマンフィルタ,(2)動的目標軌道伝搬のための履歴条件付き運動予測器,(3)制約付き凸プログラムをリアルタイムに解き,時間効率と運動学的に実現可能なインターセプションパスを確保するための後退水平プランナーを統合する。 我々の運用体制は、可観測性は部分的な視野、センサーの落下、ターゲットの閉塞によって制限されていると仮定している。 実験はこれらの条件下で行われ、ダイナミックターゲットへの無人無人無人着陸、ローバーランデブー、リーダー・フォロワー・タスク、宇宙船の近接運用を含む。 シミュレーションおよび物理実験の結果、低インターセプションエラー(ステーション保持時とシナリオ完了時の両方)、決定的および確率的目標運動プロファイルによる高い成功率、Jetson Orin、VOXL2、Raspberry Pi 5などの組み込みプロセッサでのリアルタイム実行による堅牢な性能を示す。 これらの結果は、フレームワークの一般化可能性、堅牢性、計算効率を浮き彫りにする。

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