Drone Carrier: An Integrated Unmanned Surface Vehicle for Autonomous Inspection and Intervention in GNSS-Denied Maritime Environment

要約

この論文では、海上港湾警備や海上救助に適用される革新的なドローンキャリアのコンセプトを紹介します。
このシステムは、複数の無人航空機 (UAV) および無人水上車両 (USV) で構成される異種システムと連携して、GNSS が拒否または中断された環境で検査および介入タスクを実行します。
この運搬船は、4m×7mの電動双胴船で、4機のDJI M300ドローンの自動離着陸をサポートする4m×6mのデッキと、最大レベル3の海況で動作可能なペイロード10kgのマニピュレータを備えています。
航行にオフショアジンバルカメラを利用することで、この航空母艦は、搭載カメラ、LiDAR、およびドップラー速度ログ (DVL) によって 3 km$^2$ のエリアにわたって自律的に航行し、非協力船舶に接近し、ドッキングすることができます。
オンボードの超広帯域 (UWB) テクノロジーを搭載した UAV は、湿った塩分環境用に設計された多用途グリッパーを使用して、マッピング、検出、および操作タスクを実行します。
さらに、2 台の UAV が連携して大きな物体をマニピュレーターに輸送したり、それらと直接対話したりすることができます。
これらの手順は完全に自動化されており、モハメッド・ビン・ザイード国際ロボット競技会 (MBZIRC2024) で実証され、4 台の UAVS と 1 台のマニピュレーターを備えたドローンキャリアが海面 3 (波高 1.25m) での介入タスクを自動的に完了しました。
大まかなターゲット情報をもとに。

要約(オリジナル)

This paper introduces an innovative drone carrier concept that is applied in maritime port security or offshore rescue. This system works with a heterogeneous system consisting of multiple Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) and Unmanned Surface Vehicles (USVs) to perform inspection and intervention tasks in GNSS-denied or interrupted environments. The carrier, an electric catamaran measuring 4m by 7m, features a 4m by 6m deck supporting automated takeoff and landing for four DJI M300 drones, along with a 10kg-payload manipulator operable in up to level 3 sea conditions. Utilizing an offshore gimbal camera for navigation, the carrier can autonomously navigate, approach and dock with non-cooperative vessels, guided by an onboard camera, LiDAR, and Doppler Velocity Log (DVL) over a 3 km$^2$ area. UAVs equipped with onboard Ultra-Wideband (UWB) technology execute mapping, detection, and manipulation tasks using a versatile gripper designed for wet, saline conditions. Additionally, two UAVs can coordinate to transport large objects to the manipulator or interact directly with them. These procedures are fully automated and were successfully demonstrated at the Mohammed Bin Zayed International Robotic Competition (MBZIRC2024), where the drone carrier equipped with four UAVS and one manipulator, automatically accomplished the intervention tasks in sea-level-3 (wave height 1.25m) based on the rough target information.

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