机器人 / 具身智能

Optimization-Based Collision Avoidance

基于优化的避障方法

Xiaojing Zhang, Alexander Liniger, Francesco Borrelli

机构 * Model Predictive Control Laboratory, Department of Mechanical Engineering, University of California, Berkeley, USA（加州大学伯克利分校机械工程系模型预测控制实验室） ； Automatic Control Laboratory, Department of Information Technology and Electrical Engineering, ETH Zurich, Switzerland（苏黎世联邦理工学院信息科技与电气工程系自动控制实验室） 纠错

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 本文提出一种将非光滑避障约束转化为光滑非线性约束的方法，利用凸优化的强对偶性。该方法适用于在n维空间中移动的受控物体，能处理一般障碍物和可表示为有限凸集并集的受控物体，并结合了传统轨迹生成算法中常用的有号距离概念。

Comments 27 pages, 9 figures, 2 tables

A New Framework for Synthetic Aperture Sonar Micronavigation

合成孔径声纳微导航的新框架

Salvatore Caporale, Yvan Petillot

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 本文提出基于误差函数最小化的新型微导航方法，通过比较连续回波的向量空间交集实现高精度定位，通过仿真和受控环境实验验证其有效性。

Comments 12 pages, 19 figures

Virtual Constraints and Hybrid Zero Dynamics for Realizing Underactuated Bipedal Locomotion

虚拟约束与混合零动力学用于实现欠驱动双足运动

Jessy W Grizzle, Christine Chevallereau

专题命中 具身导航 ：robotic(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 本文提出了一种协调理论，用于设计反馈控制器实现欠驱动双足机器人稳定行走。通过引入虚拟约束和混合零动力学，同步关节相位变量并捕捉欠驱动特性。

Comments 17 pages, 4 figures, bookchapter

Multi-Objective Cooperative Search of Spatially Diverse Routes in Uncertain Environments

多目标协作搜索空间多样路线以应对不确定环境

Johnathan Votion, Yongcan Cao

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 本文提出一种多车辆协作系统，用于在未知环境中搜索有价值路线，通过调整权重和控制增益实现路径多样性，最终选择最优路径。

Comments submitted to a conference

Biomimetic Algorithms for Coordinated Motion: Theory and Implementation

仿生算法协调运动：理论与实现

Udit Halder, Biswadip Dey

专题命中 具身导航 ：robotic(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 本文基于生物飞行行为，提出两种覆盖与聚群策略，通过轮式机器人与Vicon系统验证了运动伪装理论，并展示了基于局部信息的拓扑速度对齐方法，证明了生物启发在多智能体机器人系统中的应用价值。

A novel platform for internet-based mobile robot systems

一种基于互联网的移动机器人系统新平台

P. M. Duong, T. T. Hoang, N. T. T. Van, D. A. Viet, T. Q. Vinh

专题命中 具身导航 ：robotic(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 本文提出一种基于互联网的移动机器人系统软硬件架构，通过3G网络连接多传感器智能机器人，采用客户端-服务器架构实现数据传输，并通过避障和安全点达成等自主机制确保安全，为远程控制算法等研究提供实验平台。

Comments In 2012 7th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA)

Route Swarm: Wireless Network Optimization through Mobility

路由蜂群：通过移动性实现无线网络优化

Ryan K. Williams, Andrea Gasparri, Bhaskar Krishnamachari

专题命中 具身导航 ：robotic(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 本文提出一种混合架构，用于协调网络化机器人在传感和信息路由中的应用。通过动态重构机器人网络，确保静态无线节点间的高质量路由，实现信息流与物理控制的解耦。

Comments 9 pages, 4 figures, submitted to the IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) 2014

SafeGuardPF: Safety Guaranteed Reactive Potential Fields for Mobile Robots in Unknown and Dynamic Environments

SafeGuardPF: 保障安全的反应势场用于未知和动态环境中的移动机器人

Rafael Rodrigues da Silva, Samuel Silva, Grigoriy Dubrovskiy, Hai Lin

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 本文提出SafeGuardPF方法，通过将反应势场运动控制器建模为混合自动机，并利用微分动态逻辑形式化验证其安全性，确保机器人在动态环境中避免碰撞。

Comments 8 pages, 9 figures, Submitted for publication in 2017 American Control Conference (ACC2017)

Enhancement of Low-cost GNSS Localization in Connected Vehicle Networks Using Rao-Blackwellized Particle Filters

利用 Rao-Blackwellized 粒子滤波器增强连接车辆网络中低成本 GNSS 定位

Macheng Shen, Ding Zhao, Jing Sun

机构 * University of Michigan（密歇根大学） ； Transportation Research Institute（交通研究 institute） ； Department of Naval Architecture（naval architecture 部门） 纠错

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 本文提出利用 Rao-Blackwellized 粒子滤波器融合连接车辆组的 GNSS 信息并匹配数字地图，以提高定位精度，实验显示算法将误差降低50%，方差减少两个数量级。

Comments 7 pages, 7 figures, IEEE ITSC

Motion Planning With Gamma-Harmonic Potential Fields

基于伽马谐波势场的运动规划

Ahmad A. Masoud

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 本文扩展了谐波势场方法，用于处理无法分割为独立区域的机器人工作空间。通过任务导向的概率描述符和目标点生成导航策略，能够适应存在矢量漂移场的复杂环境。

Journal ref IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 48 (4), 2012, pp. 2786 - 2801

Resilient and Decentralized Control of Multi-level Cooperative Mobile Networks to Maintain Connectivity under Adversarial Environment

多级协作移动网络在对抗环境下的鲁棒与去中心化控制以维持连通性

Juntao Chen, Quanyan Zhu

专题命中 具身导航 ：robotic(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 本文提出基于博弈论的框架，设计去中心化算法以最大化全局网络的代数连通性，并通过案例研究验证算法的有效性和网络鲁棒性。

Comments 9 pages, 6 figures

Formation of Multiple Groups of Mobile Robots Using Sliding Mode Control

利用滑模控制形成多个移动机器人类群

Soumic Sarkar, Indra Narayan Kar

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 本文提出基于质心变换的滑模控制方法，用于多组移动机器人形成不同几何形状，通过设计子系统控制器并采用奇异摄动理论实现有限时间滑动表面控制，同时利用势函数梯度确保碰撞避免。

Comments 8 pages, 5 figures

Learning deep dynamical models from image pixels

从图像像素学习深度动态模型

Niklas Wahlström, Thomas B. Schön, Marc Peter Deisenroth

专题命中 具身导航 ：robotics(abstract)；分类 cs.LG

AI总结 本文提出通过深度学习与系统识别结合，从高维图像像素学习非线性动态系统的嵌入表示和预测转移模型。

Comments 10 pages, 11 figures

UAV Circumnavigating an Unknown Target Under a GPS-denied Environment with Range-only Measurements

无人机在无GPS环境下通过仅距离测量绕行未知目标

Yongcan Cao

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 本文研究无人机在无GPS环境下利用仅距离测量实现绕行未知目标的控制方法，通过两步控制算法设计，首先假设具备距离和距离变化率测量，其次用滑模估计器估计距离变化率替代实际测量，以实现绕行任务。

Comments A preliminary version of this work will be presented at the 2014 American Control Conference

Decentralized Rendezvous of Nonholonomic Robots with Sensing and Connectivity Constraints

非holonomic机器人群体的去中心化会合

Zhen Kan, Justin Klotz, Eduardo L. Pasiliao, John M. Shea, Warren E. Dixon

机构 * Department of Mechanical and Aerospace Engineering, University of Florida, Gainesville, USA（机械与航空航天工程系，佛罗里达大学，盖恩斯维尔，美国） ； Munitions Directorate, Air Force Research Laboratory, Eglin AFB, FL 32542, USA（弹药局，空军研究实验室，埃格林空军基地，佛罗里达州，32542，美国） ； Department of Electrical and Computer Engineering, University of Florida, Gainesville, USA（电气与计算机工程系，佛罗里达大学，盖恩斯维尔，美国） 纠错

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 研究针对具有非holonomic约束的轮式机器人，在保持网络连通性和碰撞避免的前提下，实现群体在指定点集的会合。采用去中心化时变控制器基于导航函数框架，利用局部传感反馈实现导航。

Comments 9 pages, 5 figures, submitted to Automatica

Cooperative localization by dual foot-mounted inertial sensors and inter-agent ranging

通过双足安装惯性传感器和机间测距实现协同定位

John-Olof Nilsson, Dave Zachariah, Isaac Skog, Peter Händel

机构 * Signal Processing Dept., ACCESS Linnaeus Centre, KTH Royal Institute of Technology（信号处理系，ACCESS林纳乌斯中心，皇家理工学院） 纠错

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 本文提出一种部分去中心化的系统架构，利用步进惯性导航和步进死 reckoning 降低计算和通信成本，实现大规模群体的协同定位。

Comments 14 pages

Journal ref EURASIP Journal on Advances in Signal Processing 2013, 2013:164

Perception and Steering Control in Paired Bat Flight

群体飞行中的感知与转向控制

Zhaodan Kong, Kayhan Ozcimder, Nathan W. Fuller, John Baillieul

机构 * Center for Ecology and Conservation Biology, Department of Biology, Boston University（生态与保护生物学中心，生物学系，波士顿大学） ； Department of Mechanical Engineering, Department of Electrical and Computer Engineering, Division of Systems Engineering, Boston University（机械工程系，电气与计算机工程系，系统工程 division，波士顿大学） 纠错

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)；分类 cs.RO

AI总结 本文研究群体飞行中领导者与追随者的行为协调，提出基于虚拟目镜的转向法则，结合现有视觉转向法则生成轨迹，符合蝙蝠飞行数据统计特征。

Comments Submitted to the 19th World Congress of the International Federation of Automatic Control (IFAC)

Attitude Control of the Asteroid Origins Satellite 1 (AOSAT 1)

小行星起源卫星1号（AOSAT 1）的姿态控制

Raviteja Nallapu, Saumil Shah, Erik Asphaug, Jekan Thangavelautham

专题命中 具身导航 ：manipulation(abstract)；navigation(comments)

AI总结 本文研究AOSAT 1的姿态控制系统，分析其在部署后消除航天器自旋扰动的方法，并评估其在航天器内移重心质（碎陨石）影响下的稳定性，以提升对小行星物理模型的理解。

Comments 12 pages, 8 figures in Proceedings of the 40th Annual AAS Guidance, Navigation and Control Conference 2017

Ultra-precise TDoA-based Localization of Frequency Hopping LPWAN Transmitters

基于TDoA的超精确定位跳频LPWAN发射器

Thomas Maul, Alfred Mueller, Sebastian Klob, Joerg Robert

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)

AI总结 本文提出一种基于到达时间差（TDoA）的定位方案，利用机会信号（SoO）实现亚米级基站同步，并解决跳频（FH）导致的相位信息丢失问题，在视距（LOS）场景下实现低于10米的二维定位精度。

Input-to-State Stable Bundle Koopman Neural ODEs for Learning Controlled Dynamics under Environmental Constraints

输入到状态稳定的丛库普曼神经常微分方程用于学习环境约束下的受控动力学

Lin Feng

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)

AI总结 提出ISS-BKNO框架，结合库普曼算子、神经常微分方程、纤维丛几何和输入到状态稳定性，同时学习受控非线性动力学并保证全局收敛和可计算的ISS增益。

Behavioral and Performance Indicators of Depression and Anxiety in Electronic Learning Systems

电子学习系统中抑郁和焦虑的行为与表现指标

Arya VarastehNezhad, Fattaneh Taghiyareh

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)

AI总结 本研究通过分析Moodle学习管理系统中的行为与表现指标，发现这些指标与大学生抑郁和焦虑显著相关，表明常规LMS数据可提供有意义的行为信号以支持早期教育关注。

Barrier Functions in Cascaded Controller: Safe Quadrotor Control

在级联控制器中使用障碍函数：安全四旋翼控制

Mouhyemen Khan, Munzir Zafar, Abhijit Chatterjee

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)

AI总结 本文提出了一种基于二次规划的级联控制架构，用于四旋翼的安全控制，通过控制障碍函数构建安全区域，考虑非线性欠驱动动力学，实现四旋翼在姿态和横向领域的独立安全调节。

Comments Submitted to ACC 2020, 8 pages, 7 figures

Unmanned Aerial Vehicle Path Planning for Traffic Estimation and Detection of Non-Recurrent Congestion

无人机路径规划用于交通估计及非重复拥堵检测

Cesar N. Yahia, Shannon E. Scott, Stephen D. Boyles, Christian G. Claudel

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)

AI总结 本文提出了一种基于无人机的路径规划算法，通过结合无人机观测与速度-密度传感器数据，以最小化道路/交通状态的不确定性，从而提高非重复拥堵情况下的交通事件检测能力。

Journal ref Transportation Letters (2021): 1-14

Nonlinear Stochastic Attitude Filters on the Special Orthogonal Group 3: Ito and Stratonovich

非线性随机姿态滤波器在特殊正交群3上：Ito和Stratonovich

Hashim A. Hashim, Lyndon J. Brown, Kenneth McIsaac

专题命中 具身导航 ：robotic(abstract)

AI总结 本文提出两种非线性随机互补滤波器，保证Rodriguez向量和估计误差在均方意义下半全局一致最终有界，并收敛到原点的附近。通过仿真结果展示了在角速度高不确定性以及机体框架向量测量情况下所提滤波器的有效性。

Comments IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems

Car Path Tracking in Traffic Flow Networks with Bounded Buffers at Junctions

在交通流网络中具有限缓冲区的汽车路径跟踪

Theresa Dambach, Simone Göttlich, Stephan Knapp

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)

AI总结 本文研究了在具有限缓冲区的交通流网络中，通过耦合常微分方程和偏微分方程建模单辆汽车路径的动力学，并利用Lighthill-Whitham-Richards型一阶宏观方程描述交通动态，通过数值算法跟踪单辆驾驶员轨迹，并展示该建模框架作为导航设备的应用。

Comments 24 pages

Duality between density function and value function with applications in constrained optimal control and Markov Decision Process

密度函数与价值函数的对偶性及其在受约束最优控制和马尔可夫决策过程中的应用

Yuxiao Chen, Aaron D. Ames

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)

AI总结 本文研究了密度函数与价值函数的对偶性，提出了一种基于对偶性的约束最优控制方法，能够将安全约束等难以在原问题中处理的约束转化为密度函数上的约束，并通过交替优化原问题和对偶问题来求解，同时在存在外生扰动时也能保证鲁棒安全性。

Perceptual Control with Large Feature and Actuator Networks

基于大特征和执行器网络的感知控制

John Baillieul

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)

AI总结 本文研究了由简单代理组成的网络系统控制理论，探讨了如何在单独作用时能力有限的情况下，通过集体协作实现感知和执行目标，并提出了基于神经形态反馈控制的感知控制方法，利用大量传感器和执行器的协调作用。

Comments Submitted to 58th IEEE Conference on Decision and Control

Acceleration of Gradient-based Path Integral Method for Efficient Optimal and Inverse Optimal Control

梯度法路径积分方法的加速以实现高效最优与逆最优控制

Masashi Okada, Tadahiro Taniguchi

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)

AI总结 本文提出了一种新的加速路径积分方法，通过少量迭代搜索最优控制。该研究基于最近的观察，即强化学习中的路径积分方法可以被解释为梯度下降，这一观察也适用于最优控制的迭代路径积分方法，从而为利用各种优化方法进行梯度下降（如基于动量的加速、步长适应及其组合）提供了有力的论证。我们引入这些方法到路径积分中，并证明基于动量的方法，如Nesterov加速梯度和Adam，可以显著提高在模拟控制系统中搜索最优控制的收敛速度。此外，我们还证明加速的路径积分方法可以提高各种车辆导航任务中模型预测控制的性能。最后，我们将这种加速的路径积分方法表示为递归网络，这是之前提出路径积分网络（PI-Net）的加速版本。我们可以在较少RAM的情况下更高效地训练加速的PI-Net以进行逆最优控制。

Comments ICRA2018 camera ready version

Decentralized Tube-based Model Predictive Control of Uncertain Nonlinear Multi-Agent Systems

去中心化管状非线性模型预测控制用于不确定非线性多智能体系统

Alexandros Nikou, Dimos V. Dimarogonas

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)

AI总结 本文针对一类具有加性且有界扰动的不确定非线性连续时间多智能体系统，提出了一种去中心化的管状非线性模型预测控制方法，通过局部信息实现多智能体系统在工作空间预设状态下的鲁棒导航，并保证轨迹在超管内，同时保持智能体连接性。

Comments International Journal of Robust and Nonlinear Control (IJRNC)

Decentralized Control of Uncertain Multi-Agent Systems with Connectivity Maintenance and Collision Avoidance

不确定多智能体系统的去中心化控制与连接保持及避障

Alexandros Filotheou, Alexandros Nikou, Dimos V. Dimarogonas

专题命中 具身导航 ：navigation(abstract)

AI总结 本文研究了在有限工作空间内不确定非线性多智能体系统的导航控制问题，提出了一种去中心化控制协议，使每个智能体能够到达工作空间预定位置，同时仅使用局部信息。该方案保证了初始连接的智能体始终保持连接，并通过引入距离约束实现智能体间的避障以及与障碍物和工作空间边界之间的避障。所提出的控制器在存在扰动和不确定性的情况下使用了一类去中心化非线性模型预测控制器。最后，仿真结果验证了所提框架的有效性。

Comments IEEE European Control Conference (ECC), Limassol, Cyprus, June 2018