地表之下的无人机：DARPA SubT 中用于地下搜索救援的协同自主系统
机器人学
2023-02-28 v2 人工智能
多智能体系统
系统与控制
系统与控制
摘要
本文提出一种用于具有复杂拓扑的地下域中搜索救援操作的自主协同无人机（UAV）新方法。所提系统作为 CTU-CRAS-NORLAB 团队的一部分，在 DARPA SubT 决赛的虚拟赛道中排名第二。与专为虚拟赛道开发的获胜方案不同，所提方案也被证明是部署在真实世界竞赛极端恶劣且受限环境中飞行的实体无人机上的稳健系统。所提方法支持 UAV 团队的完全自主与去中心化部署，具有无缝的仿真到现实迁移，并证明了其在多样环境可飞行空间中相对于机动性较差的 UGV 团队的优势。论文的主要贡献在于建图与导航流水线。建图方法采用新颖的地图表示——用于高效风险感知远距离规划的 SphereMap、用于表面覆盖的 FacetMap，以及用于低带宽通信下多机器人协作的压缩拓扑-体积 LTVMap。这些表示在导航中与新颖方法一同使用，用于一般 3D 环境中无环境结构假设、平衡深度探索与传感器覆盖利用的可见性约束知情搜索。所提方案还包括一个视觉感知流水线，用于在没有专用 GPU 的情况下以每路 5 Hz 在四路 RGB 流中板载检测与定位感兴趣物体。除参与 DARPA SubT 外，UAV 系统的性能还得到多样环境中定性与定量评估的广泛实验验证支持。
引用
@article{arxiv.2206.08185,
title = {UAVs Beneath the Surface: Cooperative Autonomy for Subterranean Search and Rescue in DARPA SubT},
author = {Matej Petrlik and Pavel Petracek and Vit Kratky and Tomas Musil and Yurii Stasinchuk and Matous Vrba and Tomas Baca and Daniel Hert and Martin Pecka and Tomas Svoboda and Martin Saska},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.08185},
year = {2023}
}
备注
Submitted to Field Robotics Special Issue: DARPA Subterranean Challenge, Advancement and Lessons Learned from the Finals