Agilicious: Open-Source and Open-Hardware Agile Quadrotor for Vision-Based Flight

要約

自律的で機敏なクアッドローター飛行は、知覚、計画、学習、制御の点でロボット研究に根本的な課題を引き起こします。
研究を加速し、実務家が中心的な問題に集中できるようにするには、多用途で標準化されたプラットフォームが必要です。
この目的を達成するために、私たちは自律的で機敏なクアッドローター飛行に合わせて共同設計されたハードウェアとソフトウェアのフレームワークである Agilicious を紹介します。
これは完全にオープンソースおよびオープンハードウェアであり、モデルベースとニューラルネットワークベースの両方のコントローラーをサポートします。
また、機敏性を高めるための高い推力対重量比およびトルク対慣性比、オンボードビジョンセンサー、リアルタイム認識とニューラルネットワーク推論のための GPU 高速化コンピューティングハードウェア、リアルタイムフライトコントローラー、および多用途の機能を提供します。
ソフトウェアスタック。
既存のフレームワークとは対照的に、Agilicious は柔軟なソフトウェア スタックと高性能ハードウェアの独自の組み合わせを提供します。
Agilicious を以前の作品と比較し、モデルベースとニューラルネットワークベースの両方のコントローラーを使用して、さまざまなアジャイル タスクでそれを実証します。
当社のデモンストレーターには、モーション キャプチャ システムでの最大 5g および時速 70 km での軌道追跡、およびオンボードの知覚のみを使用した構造化環境と非構造化環境の両方でのビジョンベースのアクロバティックな飛行と障害物回避が含まれます。
最後に、仮想現実環境におけるハードウェアインザループ シミュレーションへの使用を実証します。
その多用途性のおかげで、Agilicious は次世代の科学および産業用クワッドローター研究をサポートすると信じています。

要約(オリジナル)

Autonomous, agile quadrotor flight raises fundamental challenges for robotics research in terms of perception, planning, learning, and control. A versatile and standardized platform is needed to accelerate research and let practitioners focus on the core problems. To this end, we present Agilicious, a co-designed hardware and software framework tailored to autonomous, agile quadrotor flight. It is completely open-source and open-hardware and supports both model-based and neural-network–based controllers. Also, it provides high thrust-to-weight and torque-to-inertia ratios for agility, onboard vision sensors, GPU-accelerated compute hardware for real-time perception and neural-network inference, a real-time flight controller, and a versatile software stack. In contrast to existing frameworks, Agilicious offers a unique combination of flexible software stack and high-performance hardware. We compare Agilicious with prior works and demonstrate it on different agile tasks, using both model-based and neural-network–based controllers. Our demonstrators include trajectory tracking at up to 5g and 70 km/h in a motion-capture system, and vision-based acrobatic flight and obstacle avoidance in both structured and unstructured environments using solely onboard perception. Finally, we demonstrate its use for hardware-in-the-loop simulation in virtual-reality environments. Thanks to its versatility, we believe that Agilicious supports the next generation of scientific and industrial quadrotor research.

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