土木基础设施中完整且近最优的机器人裂缝覆盖与填充
机器人学
2026-03-17 v2 系统与控制
系统与控制
摘要
我们提出了一种基于传感器的同步检测与足迹覆盖 (SIFC) 规划与控制设计，应用于自主机器人裂缝映射与填充。SIFC 问题的主要挑战在于完整感知（用于映射）与机器人足迹（用于填充）覆盖任务的耦合。最初，我们假设目标信息（如裂缝）已知，并采用经典的单元分解方法，以最低成本路径实现工作空间的完整感知覆盖和完整的机器人足迹覆盖。随后，我们将算法推广以处理未知目标信息，允许机器人在进行机器人足迹覆盖的同时在线扫描并增量构建目标地图。在线多项式时间 SIFC 规划算法最小化了机器人的总行驶距离，保证了整个工作空间的完整感知覆盖，并实现了近最优的机器人足迹覆盖，实验结果证实了这一点。针对该演示应用，我们设计了与规划机器人轨迹协调的喷嘴运动控制，以高效填充机器人足迹内的所有裂缝。实验结果展示了算法的设计、性能及对比。SIFC 算法为各种需要同步感知与执行覆盖的机器人应用提供了一种高效运动规划解决方案。
引用
@article{arxiv.2403.00613,
title = {Complete and Near-Optimal Robotic Crack Coverage and Filling in Civil Infrastructure},
author = {Vishnu Veeraraghavan and Kyle Hunte and Jingang Yi and Kaiyan Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.00613},
year = {2026}
}