Air-Ground Collaborative Robots for Fire and Rescue Missions: Towards Mapping and Navigation Perspective

要約

空地協働ロボットは、消防救助の分野で大きな可能性を示しており、救助のニーズに迅速に対応し、任務遂行の効率を向上させることができます。
マッピングとナビゲーションは、空地協働ロボットが効率的にタスクを実行するための重要な基盤として、大きな注目を集めています。
協働ロボットのマッピングとナビゲーションに対する関心の高まりは、消防や救助の任務遂行の知能の向上に役立っていますが、ロボットの強みを強調するためのこの分野の包括的な調査は行われていません。
本稿では、マッピングとナビゲーションという新たな観点から、消防・救助用の地上協調ロボットを体系的にレビューする。
まず、無人航空機 (UAV) マッピングと無人地上車両 (UGV) ナビゲーションに基づいた消防救助任務のための空地協働ロボット フレームワークが紹介されます。
次に、この枠組みの下でのマッピングとナビゲーションの研究の進捗状況が、UAV マッピング、UAV/UGV 共位置推定、UGV ナビゲーションなど、主な成果と限界とともに体系的にまとめられています。
消防救助活動のニーズに基づいて、UAV と UGV の数が異なる協働ロボットを分類し、消防救助活動における実用性を、その長所と短所の議論に焦点を当てて詳しく説明します。
さらに、さまざまな消火や救助のシナリオにおける空地協働ロボットの応用例も示されています。
最後に、この論文は現在の課題と潜在的な研究機会を強調し、空地協働ロボットのこの活気に満ちた分野に従事したいと考えている実践者や研究者向けの参考文献をまとめています。

要約(オリジナル)

Air-ground collaborative robots have shown great potential in the field of fire and rescue, which can quickly respond to rescue needs and improve the efficiency of task execution. Mapping and navigation, as the key foundation for air-ground collaborative robots to achieve efficient task execution, have attracted a great deal of attention. This growing interest in collaborative robot mapping and navigation is conducive to improving the intelligence of fire and rescue task execution, but there has been no comprehensive investigation of this field to highlight their strengths. In this paper, we present a systematic review of the ground-to-ground cooperative robots for fire and rescue from a new perspective of mapping and navigation. First, an air-ground collaborative robots framework for fire and rescue missions based on unmanned aerial vehicle (UAV) mapping and unmanned ground vehicle (UGV) navigation is introduced. Then, the research progress of mapping and navigation under this framework is systematically summarized, including UAV mapping, UAV/UGV co-localization, and UGV navigation, with their main achievements and limitations. Based on the needs of fire and rescue missions, the collaborative robots with different numbers of UAVs and UGVs are classified, and their practicality in fire and rescue tasks is elaborated, with a focus on the discussion of their merits and demerits. In addition, the application examples of air-ground collaborative robots in various firefighting and rescue scenarios are given. Finally, this paper emphasizes the current challenges and potential research opportunities, rounding up references for practitioners and researchers willing to engage in this vibrant area of air-ground collaborative robots.

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