Drones Guiding Drones: Cooperative Navigation of a Less-Equipped Micro Aerial Vehicle in Cluttered Environments

要約

雑然とした未知の環境に無人航空機 (UAV) を確実に配備するには、全地球航法衛星システム (GNSS) が拒否した位置特定と障害物回避のための正確なセンサーが必要です。
産業グレードの信頼性と精度が必要な場合、このような要件により、積載量が制限された安価で超小型の車両の使用が制限されます。
この論文では、狭い通路の探索を目的とした小型ロボットの望ましい機能を維持しながら、重いセンサーを UAV チームの別のメンバーに運ぶ必要性を軽減する可能性を調査します。
最小限のセカンダリ UAV から優れたプライマリ UAV にセンシング要件をオフロードする新しい協調誘導フレームワークが提案されています。
プライマリ UAV は、環境の密な占有マップを構築し、両方の UAV の衝突のない経路を計画して、より大型のロボットがアクセスできないエリアでも、セカンダリ UAV の目的の目標に確実に到達できるようにします。
プライマリ UAV は、光検出測距 (LiDAR) ベースの相対位置特定を使用して UAV を追跡しながら、セカンダリ UAV が計画された経路に従うようにガイドします。
提案されたアプローチは、3D LiDAR を搭載したプライマリ UAV とマイクロスケール カメラを搭載したセカンダリ UAV の異種混合チームによる実世界の実験で検証されました。このチームは、提案されたフレームワークが完全にオンボードで実行され、未知の乱雑な GNSS 拒否環境を自律的に移動します。
UAV。

要約(オリジナル)

Reliable deployment of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) in cluttered unknown environments requires accurate sensors for Global Navigation Satellite System (GNSS)-denied localization and obstacle avoidance. Such a requirement limits the usage of cheap and micro-scale vehicles with constrained payload capacity if industrial-grade reliability and precision are required. This paper investigates the possibility of offloading the necessity to carry heavy sensors to another member of the UAV team while preserving the desired capability of the smaller robot intended for exploring narrow passages. A novel cooperative guidance framework offloading the sensing requirements from a minimalistic secondary UAV to a superior primary UAV is proposed. The primary UAV constructs a dense occupancy map of the environment and plans collision-free paths for both UAVs to ensure reaching the desired secondary UAV’s goals even in areas not accessible by the bigger robot. The primary UAV guides the secondary UAV to follow the planned path while tracking the UAV using Light Detection and Ranging (LiDAR)-based relative localization. The proposed approach was verified in real-world experiments with a heterogeneous team of a 3D LiDAR-equipped primary UAV and a micro-scale camera-equipped secondary UAV moving autonomously through unknown cluttered GNSS-denied environments with the proposed framework running fully on board the UAVs.

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