基于LiDAR的四旋翼自主巡检系统在杂乱环境中的应用
机器人学
2025-04-01 v1
摘要
近年来，自主无人机技术取得了快速进展，显著提高了工业巡检、农业监测和搜索救援等领域的操作效率，并降低了人工任务的风险。尽管取得了这些进展，现有的无人机巡检系统仍面临两个关键挑战：在复杂、非结构化和GNSS拒止环境中可靠性有限，以及对熟练操作员的严重依赖。为克服这些限制，本研究提出了一种基于LiDAR的无人机巡检系统，采用双阶段工作流程：人在回路巡检和自主巡检。在人在回路阶段，未经培训的飞行员在自主避障的支持下，能够生成3D地图、指定巡检点并调度任务。然后使用旅行商问题（TSP）优化巡检点，以创建高效的任务序列。在自主阶段，四旋翼自主执行规划的任务，确保安全高效的数据采集。在包括斜坡、滑坡、农田、工厂和森林等多种环境中进行的综合现场实验证实了系统的可靠性和灵活性。结果显示，巡检效率显著提升，与人在回路操作相比，自主操作将轨迹长度减少了高达40%，飞行时间减少了57%。这些发现强调了所提系统在安全关键和资源受限场景中增强无人机巡检的潜力。
引用
@article{arxiv.2503.22921,
title = {LiDAR-based Quadrotor Autonomous Inspection System in Cluttered Environments},
author = {Wenyi Liu and Huajie Wu and Liuyu Shi and Fangcheng Zhu and Yuying Zou and Fanze Kong and Fu Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.22921},
year = {2025}
}