Cooperative trajectory planning: principles for human-machine system design on trajectory level

This paper explores cooperative trajectory planning approaches within the context of human-machine shared control. In shared control research, it is typically assumed that the human and the automation use the same reference trajectory to stabilize the coupled system. However, this assumption is often incorrect, as they usually follow different trajectories, causing control conflicts at the action level that have not been widely researched. To address this, it is logical to extend shared control concepts to include human-machine interaction at the trajectory-level before action execution, resulting in a unified reference trajectory for both human and automation. This paper begins with a literature overview on approaches of cooperative trajectory planning. It then presents an approach of finding a joint trajectory by modelling cooperative trajectory planning as an agreement process. A generally valid system structure is proposed for this purpose. Finally, it proposes concepts to implement cooperative trajectory planning as an agreement process. In diesem Beitrag werden Ans & auml;tze zur kooperativen Trajektorienplanung im Kontext des Shared Control zwischen Mensch und Maschine untersucht. In der Shared Control Forschung wird typischerweise davon ausgegangen, dass der Mensch und die Automatisierung dieselbe Referenztrajektorie verwenden, um das gemeinsame System zu regeln. Diese Annahme ist jedoch h & auml;ufig nicht korrekt, da sie in der Regel unterschiedlichen Trajektorien folgen, was zu Stellgr & ouml;ss enkonflikten auf der Ausf & uuml;hrungsebene f & uuml;hrt, die bisher noch nicht umfassend erforscht wurden. Um dieses Problem zu l & ouml;sen, macht es Sinn, das Shared Control so zu erweitern, dass die Interaktion zwischen Mensch und Maschine auf der Trajektorebene vor der Ausf & uuml;hrungsebene ber & uuml;cksichtigt wird, was zu einer einheitlichen Referenztrajektorie f & uuml;r Mensch und Automatisierung f & uuml;hrt. Der Beitrag beginnt mit einem Literatur & uuml;berblick & uuml;ber Ans & auml;tze der kooperativen Trajektorienplanung. Anschlie ss end wird ein Ansatz zur Ermittlung einer gemeinsamen Trajektorie vorgestellt, bei dem die kooperative Trajektorienplanung als ein Einigungsprozess modelliert wird. Zu diesem Zweck wird eine allgemein g & uuml;ltige Systemstruktur vorgeschlagen. Schlie ss lich werden L & ouml;sungskonzepte zur Implementierung der kooperativen Trajektorienplanung als Einigungsprozess vorgeschlagen.