Vše

Co hledáte?

Vše
Projekty
Výsledky výzkumu
Subjekty

Rychlé hledání

  • Projekty podpořené TA ČR
  • Významné projekty
  • Projekty s nejvyšší státní podporou
  • Aktuálně běžící projekty

Chytré vyhledávání

  • Takto najdu konkrétní +slovo
  • Takto z výsledků -slovo zcela vynechám
  • “Takto můžu najít celou frázi”

Embedded Hierarchical MPC for Autonomous Navigation

Identifikátory výsledku

  • Kód výsledku v IS VaVaI

    <a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68407700%3A21730%2F25%3A00383799" target="_blank" >RIV/68407700:21730/25:00383799 - isvavai.cz</a>

  • Výsledek na webu

    <a href="https://doi.org/10.1109/TRO.2025.3567529" target="_blank" >https://doi.org/10.1109/TRO.2025.3567529</a>

  • DOI - Digital Object Identifier

    <a href="http://dx.doi.org/10.1109/TRO.2025.3567529" target="_blank" >10.1109/TRO.2025.3567529</a>

Alternativní jazyky

  • Jazyk výsledku

    angličtina

  • Název v původním jazyce

    Embedded Hierarchical MPC for Autonomous Navigation

  • Popis výsledku v původním jazyce

    To efficiently deploy robotic systems in society, mobile robots must move autonomously and safely through complex environments. Nonlinear model predictive control (MPC) methods provide a natural way to find a dynamically feasible trajectory through the environment without colliding with nearby obstacles. However, the limited computation power available on typical embedded robotic systems, such as quadrotors, poses a challenge to running MPC in real time, including its most expensive tasks: constraints generation and optimization. To address this problem, we propose a novel hierarchical MPC scheme that consists of a planning and a tracking layer. The planner constructs a trajectory with a long prediction horizon at a slow rate, while the tracker ensures trajectory tracking at a relatively fast rate. We prove that the proposed framework avoids collisions and is recursively feasible. Furthermore, we demonstrate its effectiveness in simulations and lab experiments with a quadrotor that needs to reach a goal position in a complex static environment. The code is efficiently implemented on the quadrotor's embedded computer to ensure real-time feasibility. Compared to a state-of-the-art single-layer MPC formulation, this allows us to increase the planning horizon by a factor of 5, which results in significantly better performance.

  • Název v anglickém jazyce

    Embedded Hierarchical MPC for Autonomous Navigation

  • Popis výsledku anglicky

    To efficiently deploy robotic systems in society, mobile robots must move autonomously and safely through complex environments. Nonlinear model predictive control (MPC) methods provide a natural way to find a dynamically feasible trajectory through the environment without colliding with nearby obstacles. However, the limited computation power available on typical embedded robotic systems, such as quadrotors, poses a challenge to running MPC in real time, including its most expensive tasks: constraints generation and optimization. To address this problem, we propose a novel hierarchical MPC scheme that consists of a planning and a tracking layer. The planner constructs a trajectory with a long prediction horizon at a slow rate, while the tracker ensures trajectory tracking at a relatively fast rate. We prove that the proposed framework avoids collisions and is recursively feasible. Furthermore, we demonstrate its effectiveness in simulations and lab experiments with a quadrotor that needs to reach a goal position in a complex static environment. The code is efficiently implemented on the quadrotor's embedded computer to ensure real-time feasibility. Compared to a state-of-the-art single-layer MPC formulation, this allows us to increase the planning horizon by a factor of 5, which results in significantly better performance.

Klasifikace

  • Druh

    J<sub>imp</sub> - Článek v periodiku v databázi Web of Science

  • CEP obor

  • OECD FORD obor

    10201 - Computer sciences, information science, bioinformathics (hardware development to be 2.2, social aspect to be 5.8)

Návaznosti výsledku

  • Projekt

  • Návaznosti

    I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Ostatní

  • Rok uplatnění

    2025

  • Kód důvěrnosti údajů

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Údaje specifické pro druh výsledku

  • Název periodika

    IEEE Transactions on Robotics

  • ISSN

    1552-3098

  • e-ISSN

    1941-0468

  • Svazek periodika

    41

  • Číslo periodika v rámci svazku

    May

  • Stát vydavatele periodika

    US - Spojené státy americké

  • Počet stran výsledku

    19

  • Strana od-do

    3556-3574

  • Kód UT WoS článku

    001504037100001

  • EID výsledku v databázi Scopus

    2-s2.0-105004592658