論文の概要: Hierarchical Trajectory Planning of Floating-Base Multi-Link Robot for Maneuvering in Confined Environments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.22459v1
- Date: Wed, 25 Feb 2026 22:49:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:41.722062
- Title: Hierarchical Trajectory Planning of Floating-Base Multi-Link Robot for Maneuvering in Confined Environments
- Title（参考訳）: コンフィニッシュ環境下での運動のための浮動小数点移動ロボットの階層的軌道計画
- Authors: Yicheng Chen, Jinjie Li, Haokun Liu, Zicheng Luo, Kotaro Kaneko, Moju Zhao,
- Abstract要約: 浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動
本研究は,グローバルガイダンスと設定対応ローカル最適化を統合した階層的軌道計画フレームワークを導入する。
我々の知る限りでは、これは実際のロボットで実証された浮動小数点移動型マルチリンクロボットのための最初の計画フレームワークである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.325443556436436
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Floating-base multi-link robots can change their shape during flight, making them well-suited for applications in confined environments such as autonomous inspection and search and rescue. However, trajectory planning for such systems remains an open challenge because the problem lies in a high-dimensional, constraint-rich space where collision avoidance must be addressed together with kinematic limits and dynamic feasibility. This work introduces a hierarchical trajectory planning framework that integrates global guidance with configuration-aware local optimization. First, we exploit the dual nature of these robots - the root link as a rigid body for guidance and the articulated joints for flexibility - to generate global anchor states that decompose the planning problem into tractable segments. Second, we design a local trajectory planner that optimizes each segment in parallel with differentiable objectives and constraints, systematically enforcing kinematic feasibility and maintaining dynamic feasibility by avoiding control singularities. Third, we implement a complete system that directly processes point-cloud data, eliminating the need for handcrafted obstacle models. Extensive simulations and real-world experiments confirm that this framework enables an articulated aerial robot to exploit its morphology for maneuvering that rigid robots cannot achieve. To the best of our knowledge, this is the first planning framework for floating-base multi-link robots that has been demonstrated on a real robot to generate continuous, collision-free, and dynamically feasible trajectories directly from raw point-cloud inputs, without relying on handcrafted obstacle models.
- Abstract（参考訳）: 浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動ロボット。
しかしながら、そのようなシステムの軌道計画は、衝突回避が運動的限界と動的実現可能性と共に対処されなければならない高次元の制約に富んだ空間にあるため、未解決の課題である。
本研究は,グローバルガイダンスと設定対応ローカル最適化を統合した階層的軌道計画フレームワークを導入する。
まず、これらのロボットの二重性(誘導のための剛体としてのルートリンクと柔軟性のための関節)を利用して、計画問題をトラクタブルセグメントに分解するグローバルアンカー状態を生成する。
第2に,各セグメントを異なる目的と制約に並列に最適化する局所軌道プランナを設計し,制御特異点の回避による動力学的実現可能性の体系化と動的実現可能性の維持を図る。
第3に,手作りの障害物モデルの必要性を排除し,ポイントクラウドデータを直接処理するシステムを実装する。
大規模なシミュレーションと実世界の実験により、このフレームワークは、剛体ロボットが達成できない操作のために、その形態を利用することができることが確認された。
我々の知る限り、これは実際のロボットで実証された浮動小数点移動型マルチリンクロボットのための最初の計画フレームワークであり、手作りの障害物モデルに頼ることなく、生のポイントクラウド入力から直接連続的、衝突のない、動的に実現可能な軌道を生成する。
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