Chasing Millimeters: Design, Navigation and State Estimation for Precise In-flight Marking on Ceilings

要約

掘削と組み立てのための正確なマーキングは、重要で骨の折れる建設作業です。
適切なエンドエフェクターを備えた空中ロボットは、ミリスケールでマーキングできます。
ただし、これまでのところ、厳密な状態推定とナビゲーションの仮定が堅牢性と精度を妨げない実験室条件下でのみ実証されています。
この論文は、現実的な条件下でオンサイトで正確なマーキングが可能な完全な空中レイアウト システムを提示します。
私たちは、全方向性フライングベースで準拠した作動エンドエフェクタを使用しています。
2 段階の因子グラフ状態推定器をリーマン運動ポリシーベースのナビゲーション スタックと組み合わせることで、グローバルに一貫した推定の必要性を回避し、ロバスト性を向上させます。
ポリシーベースのナビゲーションは、さまざまな状態空間での個々の動作に構造化されています。
包括的な研究を通じて、システムが 1.5 mm の相対精度と 5 ～ 6 mm のグローバル精度で非常に正確なマーキングを作成することを示し、将来の建設ロボット工学の文脈で結果を議論します。

要約(オリジナル)

Precise markings for drilling and assembly are crucial, laborious construction tasks. Aerial robots with suitable end-effectors are capable of markings at the millimeter scale. However, so far, they have only been demonstrated under laboratory conditions where rigid state estimation and navigation assumptions do not impede robustness and accuracy. This paper presents a complete aerial layouting system capable of precise markings on-site under realistic conditions. We use a compliant actuated end-effector on an omnidirectional flying base. Combining a two-stage factor-graph state estimator with a Riemannian Motion Policy-based navigation stack, we avoid the need for a globally consistent estimate and increase robustness. The policy-based navigation is structured into individual behaviors in different state spaces. Through a comprehensive study, we show that the system creates highly precise markings at a relative precision of 1.5 mm and a global accuracy of 5-6 mm and discuss the results in the context of future construction robotics.

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