Safe-Ballbot：面向球平衡机器人导航的倾斜一致MPC与控制屏障函数

论文提出面向三轮全向球平衡机器人（ballbot）的两层导航方案。上层在球位置的jerk模型上做模型预测控制，用离散时间控制屏障函数处理静态、移动、旋转和凹形障碍；下层是带扩展状态观测器的分层滑模控制器，并在倾角上施加鲁棒指数控制屏障函数（HSMC-ESO-ECBF）。两层通过由屏障函数允许的最大稳态倾角闭式推导出的加速度上界衔接，使规划不会要求跟踪器拒绝的倾斜。对仅能预测运动的障碍，用共形预测半径膨胀障碍以在给定概率下界定预测误差。