A New Tightly-Coupled Dual-VIO for a Mobile Manipulator With Dynamic Locomotion

要約

この論文では、動的移動、つまりベース プラットフォームとマニピュレータ アームの両方が関与する調整された動きの下で動作するモバイル マニピュレータのための、新しいデュアル単眼視覚慣性オドメトリ (デュアル VIO) 戦略を紹介します。
私たちのアプローチは、モバイルマニピュレータが乱雑な環境で動的移動を行う際の連成励起による不正確な推定から生じる課題を動機として開発されました。
この技術では、2 つの独立した単眼 VIO モジュールが維持され、1 つはモバイル ベースに、もう 1 つはエンドエフェクター (EE) に配置され、ファクター グラフの低レベルで緊密に結合されます。
提案された方法は、腕の運動学を通じて各単眼 VIO を相互に位置アンカーとして扱います。
これらのアンカー ポイントは、VIO ポーズの最適化中にソフトな幾何学的制約を提供します。
これにより、非常に動的な移動において一方の推定量が不安定な場合でも、両方の推定量を安定させることができます。
私たちのアプローチのパフォーマンスは、デュアル VINS-Mono を並行して実行する場合と比較してテストされたモバイル マニピュレータを使用した広範な実験テストを通じて実証されています。
私たちは、私たちの方法が、マルチ VIO 融合とシステム冗長性に関する新しい視点を備えたアクティブ SLAM (ASLAM) に向けた基盤も提供できると考えています。

要約(オリジナル)

This paper introduces a new dual monocular visualinertial odometry (dual-VIO) strategy for a mobile manipulator operating under dynamic locomotion, i.e. coordinated movement involving both the base platform and the manipulator arm. Our approach has been motivated by challenges arising from inaccurate estimation due to coupled excitation when the mobile manipulator is engaged in dynamic locomotion in cluttered environments. The technique maintains two independent monocular VIO modules, with one at the mobile base and the other at the end-effector (EE), which are tightly coupled at the low level of the factor graph. The proposed method treats each monocular VIO with respect to each other as a positional anchor through arm-kinematics. These anchor points provide a soft geometric constraint during the VIO pose optimization. This allows us to stabilize both estimators in case of instability of one estimator in highly dynamic locomotions. The performance of our approach has been demonstrated through extensive experimental testing with a mobile manipulator tested in comparison to running dual VINS-Mono in parallel. We envision that our method can also provide a foundation towards active-SLAM (ASLAM) with a new perspective on multi-VIO fusion and system redundancy.

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