RTD-RAX：未知の外乱下におけるシステムのための高速かつ安全な軌道計画

概要: 到達可能性ベースの軌道設計（RTD）は、オフラインでの到達可能集合の計算と、オンラインでの軌道最適化を組み合わせた、理論的に安全性が保証されたリアルタイム軌道計画の枠組みです。 しかし、標準的なRTDの実装には2つの主要な制限があります。1つ目は、最悪ケースの到達可能集合の過大評価によって生じる保守性（過度な安全側の見積もり）であり、2つ目は実行中のリアルタイム外乱を考慮できないことです。本論文では、RTD-RAXというRTDのランタイム保証（runtime assurance）拡張を提案します。RTD-RAXは、非保守的なRTDの定式化を用いて、目標に向けた指向性のある候補軌道を迅速に生成し、さらに混合単調性（mixed monotone）に基づく到達可能性を利用して、外乱を考慮した高速なオンライン安全性認証を行います。提案した軌道が、リアルタイムの不確実性下で安全性認証に失敗する場合、修復手続きによって、目標に向けた進捗を維持しつつ、リアルタイム外乱下でも安全性を保証する近傍の安全な軌道が見つかります。