論文の概要: Reactive Robot-Centric Safety for Autonomous Navigation in Constrained and Dynamic Environments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.15782v1
- Date: Fri, 15 May 2026 09:42:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-18 17:44:16.318048
- Title: Reactive Robot-Centric Safety for Autonomous Navigation in Constrained and Dynamic Environments
- Title（参考訳）: 拘束・動環境における自律走行のための反応性ロボット中心安全
- Authors: Viswa Narayanan Sankaranarayanan, Vignesh K. Viswanathan, Akshit Saradagi, Sumeet Satpute, George Nikolakopoulos,
- Abstract要約: 本稿では,3次元LIDAR認識に基づく複合制御バリア関数を統合したリアルタイム制御アーキテクチャを提案する。
地下環境における複数フィールド実験を通してシステムを検証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.321190258774358
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this work, we address the problem of ensuring real-time safety in autonomous robot navigation, in spatially constrained dynamic environments, by utilizing only onboard sensors. We present a real-time control architecture that integrates a 3D LIDAR perception-based composite control barrier function(CBF)-based safety filter directly into the autonomy pipeline. The proposed perception-driven framework enforces collision avoidance constraints dynamically from onboard point cloud data, thus allowing a large number of constraints to be handled at the control frequency, while remaining minimally invasive to nominal task execution. The safety region is defined as an ellipsoid in the body-frame, consistent with the geometry of the platform, which induces time-varying constraints in the world frame as the robot rotates; this effect is handled through a dedicated formulation of time-varying (CBF) for each LIDAR point. We validate the system through multiple field experiments in underground environments by utilizing a quadruped platform performing a visual inspection task, demonstrating reliable operation in the presence of dynamic obstacles, unsafe high-level references, abrupt localization anomalies, and while traversing through narrow corridors.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,車載センサのみを利用することで,空間的に制約された動的環境下での自律型ロボットナビゲーションにおけるリアルタイム安全性確保の課題に対処する。
本稿では,3次元LIDAR認識に基づく複合制御バリア関数(CBF)に基づく安全フィルタを自律パイプラインに直接組み込むリアルタイム制御アーキテクチャを提案する。
提案した知覚駆動型フレームワークは、オンボードのクラウドデータから衝突回避制約を動的に適用することにより、多数の制約を制御周波数で処理できると同時に、名目上のタスク実行に対して最小限の侵襲性を維持している。
安全領域は、ロボットが回転するにつれて世界フレームの時間変化制約を誘導するプラットフォームの幾何学と整合して、ボディフレーム内の楕円体として定義され、この効果は、各LIDAR点に対する時間変化(CBF)の専用定式化によって処理される。
地下環境における複数フィールド実験を通じて,視覚検査作業を行う4つのプラットフォームを利用して,動的障害物の有無,安全でない高レベル基準,急激な局所化異常,狭い廊下を走行しながら,信頼性の高い動作を示す。
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