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

要約

散らかった未知の環境での無人航空機（UAV）の信頼できる展開には、グローバルナビゲーション衛星システム（GNSS）が導入したローカリゼーションと障害物回避に正確なセンサーが必要です。
このような要件は、産業グレードの信頼性と精度が必要な場合、制約されたペイロード容量を備えた安価でマイクロスケールの車両の使用を制限します。
このペーパーでは、狭いパッセージを探索するためのより小さなロボットの望ましい能力を維持しながら、UAVチームの別のメンバーに重いセンサーを運ぶ必要性をオフロード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へのセンシング要件をオフロードする新しい協同ガイダンスフレームワークが提案されています。
プライマリUAVは、環境の密集した占有マップを構築し、両方のUAVの衝突のないパスを計画して、大きなロボットがアクセスできない地域でも、希望のセカンダリUAVの目標に到達することを保証します。
プライマリUAVは、ライト検出と範囲（LIDAR）ベースの相対局在を使用してUAVを追跡しながら、計画されたパスを追跡するためにセカンダリUAVをガイドします。
提案されたアプローチは、3D LIDARが装備したプライマリUAVの不均一なチームと、UAVを完全に搭載した提案されたフレームワークを使用して、未知のGNSSによる環境を介して自律的に移動するマイクロスケールカメラ装備のUAVを使用した実世界の実験で検証されました。

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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