Detecting Grasping Sites in a Martian Lava Tube: Multi-Stage Perception Trade Study for ReachBo

要約

このペーパーでは、ReachBot の認識システム アーキテクチャを設計および評価するための貿易研究分析を紹介します。
ReachBot は、洞窟の壁や溶岩洞などの起伏の多い地形を移動するために、展開可能なブームの端にあるグリッパーを使用する新しいロボットのコンセプトです。
ReachBot に関するこれまでの研究では、ロボット全体の設計、展開可能なブームの配置と数、グリッパー機構の設計について議論されてきました。
しかし、知覚および感知システムの分析は未開発のままです。
ReachBot は数メートル程度の長距離にわたって地形を拡張して対話できるため、把握位置を特定し、完全に自律的な操作を可能にするためには、堅牢な認識およびセンシング戦略が不可欠です。
この貿易研究は、知覚貿易空間の開発と、物理プロトタイプのそのような知覚機能の実現に焦点を当てています。
この研究には、(1) ReachBot の複数範囲センシング戦略、(2) 地下登攀ロボティクス用のセンサー技術、(3) センサー評価の基準、(4) ReachBot 上のセンサーの位置と様式、および (5) の分析が含まれます。
把握場所を地図で表現。
私たちの分析から、火星の溶岩洞への完全に装備されたケーススタディミッションのための全体的な知覚戦略とハードウェア構成を特定し、ハードウェアプロトタイプ用の特定のセンサーを特定します。
私たちの貿易研究の最終結果は、ベンチトップ テストとプロトタイプ ハードウェア開発に役立つシステム設計です。

要約(オリジナル)

This paper presents a trade study analysis to design and evaluate the perception system architecture for ReachBot. ReachBot is a novel robotic concept that uses grippers at the end of deployable booms for navigation of rough terrain such as walls of caves and lava tubes. Previous studies on ReachBot have discussed the overall robot design, placement and number of deployable booms, and gripper mechanism design; however, analysis of the perception and sensing system remains underdeveloped. Because ReachBot can extend and interact with terrain over long distances on the order of several meters, a robust perception and sensing strategy is crucial to identify grasping locations and enable fully autonomous operation. This trade study focuses on developing the perception trade space and realizing such perception capabilities for a physical prototype. This work includes analysis of: (1) multiple-range sensing strategies for ReachBot, (2) sensor technologies for subsurface climbing robotics, (3) criteria for sensor evaluation, (4) positions and modalities of sensors on ReachBot, and (5) map representations of grasping locations. From our analysis, we identify the overall perception strategy and hardware configuration for a fully-instrumented case study mission to a Martian lava tube, and identify specific sensors for a hardware prototype. The final result of our trade study is a system design conducive to benchtop testing and prototype hardware development.

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