LiMo-Calib: On-Site Fast LiDAR-Motor Calibration for Quadruped Robot-Based Panoramic 3D Sensing System

要約

従来のシングルライダーシステムは、限られた視野（FOV）によって本質的に制約されており、特に厳格なペイロード制限を備えたロボットプラットフォームでは、盲点と不完全な環境意識につながります。
電動LIDARを統合すると、センサーのFOVを大幅に拡大し、適応性のあるパノラマ3Dセンシングを可能にすることにより、実用的なソリューションが提供されます。
ただし、四足動物の高周波振動により、キャリブレーションの課題が導入され、センシング精度を低下させるライダーモーター変換の変動が生じます。
人工ターゲットまたは密な特徴抽出を使用する既存のキャリブレーション方法には、オンサイトアプリケーションとリアルタイムの実装の実現可能性がありません。
これらの制限を克服するために、生のライダースキャンから直接幾何学的機能を活用することにより、外部ターゲットの必要性を排除する効率的なオンサイトキャリブレーション方法であるLimo-Calibを提案します。
Limo-Calibは、正規分布に基づいて収束を加速し、精度を維持しながら収束を加速し、ローカルプレーンのフィッティング品質を評価して堅牢性を高めることを組み込んでいます。
四足動物ロボットに取り付けられた電動LIDARシステムに提案された方法を統合および検証し、キャリブレーション効率と3Dセンシング精度の大幅な改善を実証し、リムジンカリブを実際のロボットアプリケーションに適しています。
デモビデオは、https：//youtu.be/fmina-sap7gで入手できます

要約(オリジナル)

Conventional single LiDAR systems are inherently constrained by their limited field of view (FoV), leading to blind spots and incomplete environmental awareness, particularly on robotic platforms with strict payload limitations. Integrating a motorized LiDAR offers a practical solution by significantly expanding the sensor’s FoV and enabling adaptive panoramic 3D sensing. However, the high-frequency vibrations of the quadruped robot introduce calibration challenges, causing variations in the LiDAR-motor transformation that degrade sensing accuracy. Existing calibration methods that use artificial targets or dense feature extraction lack feasibility for on-site applications and real-time implementation. To overcome these limitations, we propose LiMo-Calib, an efficient on-site calibration method that eliminates the need for external targets by leveraging geometric features directly from raw LiDAR scans. LiMo-Calib optimizes feature selection based on normal distribution to accelerate convergence while maintaining accuracy and incorporates a reweighting mechanism that evaluates local plane fitting quality to enhance robustness. We integrate and validate the proposed method on a motorized LiDAR system mounted on a quadruped robot, demonstrating significant improvements in calibration efficiency and 3D sensing accuracy, making LiMo-Calib well-suited for real-world robotic applications. The demo video is available at: https://youtu.be/FMINa-sap7g

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