論文の概要: From Multi-Modal Paths to Executable Trajectories: A Trajectory Planning Framework for 4WIS Robots

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.29108v1
• Date: Sat, 29 Aug 2026 07:27:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-03 12:56:20.015888
• Title: From Multi-Modal Paths to Executable Trajectories: A Trajectory Planning Framework for 4WIS Robots
• Title（参考訳）: マルチモーダルパスから実行可能軌道へ:4WISロボットのための軌道計画フレームワーク
• Abstract要約: 4輪独立ステアリング(4WIS)移動ロボットは複数のモーションモードをサポートし、狭く複雑な環境で高い操作性を提供する。 本稿では,モード拡張フロントエンド探索とモード一貫性セグメントワイドトラジェクトリ最適化を併用したマルチモーダルグローバルトラジェクトリ計画フレームワークを提案する。 実験の結果,提案手法は,安全性,到着時間,端末の精度,時間において,最高の総合的な性能を達成できることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.179373178753915
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Four-wheel independent steering (4WIS) mobile robots support multiple motion modes, offering high maneuverability in narrow and complex environments. However, existing planning methods often fail to fully exploit these capabilities, leading to suboptimal trajectory quality. To address this limitation, this paper proposes a multi-modal global trajectory planning framework that couples mode-augmented front-end search with mode-consistent segment-wise trajectory optimization. In the front-end stage, Hybrid A* is extended to a four-dimensional state space incorporating motion modes, while mode-switching-aware cost and heuristic functions embed mode decisions into the global search process. Multi-modal Reeds-Shepp curves and an intelligent terminal connection strategy are further designed to improve search efficiency. In the back-end stage, a segment-wise trajectory optimization framework based on an improved iterative safe corridor scheme is developed to convert discrete multi-modal paths into smooth, kinematically feasible trajectories with stationary mode transitions. Experimental results show that the proposed method achieves the best overall performance in safety, arrival time, terminal accuracy and computation time. Real-world experiments on a physical 4WIS robot further validate the practical effectiveness and executability of the generated trajectories, providing a flexible and high-performance solution for multi-modal mobile robot trajectory planning.
• Abstract（参考訳）: 4輪独立ステアリング(4WIS)移動ロボットは複数のモーションモードをサポートし、狭く複雑な環境で高い操作性を提供する。 しかし、既存の計画手法はこれらの機能を十分に活用できないことが多く、最適軌道の質が低下する。 この制限に対処するために,モード拡張フロントエンド探索とモード一貫性セグメントワイドトラジェクトリ最適化を併用したマルチモーダルグローバルトラジェクトリ計画フレームワークを提案する。 フロントエンドの段階では、Hybrid A*はモーションモードを取り入れた4次元の状態空間に拡張され、モードスイッチング対応コストとヒューリスティック関数はグローバル検索プロセスにモード決定を組み込む。 マルチモーダルなReeds-Shepp曲線とインテリジェント端末接続戦略は探索効率を向上させるためにさらに設計されている。 バックエンドの段階では、改良された反復型安全回廊方式に基づくセグメントワイド軌道最適化フレームワークが開発され、離散マルチモーダル経路を定常モード遷移を伴うスムーズかつキネマティックに実現可能な軌道に変換する。 実験の結果,提案手法は,安全性,到着時間,端末の精度,計算時間において,最高の総合的な性能を実現することがわかった。 物理4WISロボットを用いた実世界の実験は、生成した軌道の実用性と実行可能性をさらに検証し、マルチモーダル移動ロボット軌道計画のための柔軟で高性能なソリューションを提供する。

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