A simulation framework for autonomous lunar construction work

要約

複数の自律マシンを含む月の建設作業のシミュレーションフレームワークを提示します。
このフレームワークは、建設シナリオと自律ソリューションのモデリング、シミュレーションにおけるシナリオの実行、および建設プロジェクト全体の作業時間とエネルギー消費の分析をサポートしています。
シミュレーションは、車両と土壌の相互作用力や土壌の流れをリアルタイムで含む、マルチボディダイナミクスと変形可能な地形に接触するための物理ベースのモデルに基づいています。
動作ツリーは、運用ロジックとエラー処理を管理します。これにより、モジュラー階層構造の単純なタスクの個別のセットを介して複雑な動作を表現できます。
高レベルの意思決定は、低レベルのコントロールアルゴリズムから分離され、2つはROS2を介して接続されています。
掘削の動きは、逆運動と追跡コントローラーを通じて制御されます。
フレームワークは、2つの異なる月の構造シナリオでテストおよび実証されています。

要約(オリジナル)

We present a simulation framework for lunar construction work involving multiple autonomous machines. The framework supports modelling of construction scenarios and autonomy solutions, execution of the scenarios in simulation, and analysis of work time and energy consumption throughout the construction project. The simulations are based on physics-based models for contacting multibody dynamics and deformable terrain, including vehicle-soil interaction forces and soil flow in real time. A behaviour tree manages the operational logic and error handling, which enables the representation of complex behaviours through a discrete set of simpler tasks in a modular hierarchical structure. High-level decision-making is separated from lower-level control algorithms, with the two connected via ROS2. Excavation movements are controlled through inverse kinematics and tracking controllers. The framework is tested and demonstrated on two different lunar construction scenarios.

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