TAGA: A Tangent-Based Reactive Approach for Socially Compliant Robot Navigation Around Human Groups

投稿日: 2025年3月28日 作成者: jarxiv

要約

密集した環境でのロボットナビゲーションには、特に個人とグループのダイナミクスの相互作用に関して、重大な課題があります。
現在のナビゲーションモデルは、主に個々の歩行者との相互作用に対処しながら、実際の設定で自然に形成される人間のグループを説明できません。
逆に、グループ認識ナビゲーションを実装する限られたモデルは、通常、個々の相互作用を犠牲にしてグループダイナミクスに優先順位を付けます。どちらも社会的に適切なナビゲーションに不可欠です。
この研究では、個々の歩行者と人間グループの両方を組み込むために、既存のシミュレーションフレームワークを拡張します。
既存のナビゲーションフレームワークと統合してグループ認識機能を強化できるモジュラーリアクティブメカニズムであるグループ回避（TAGA）のための接線アクションを提示します。
TAGAは、基礎となるモデルの能力を保存して個人をナビゲートする能力を維持しながら、接線のアクションベースの回避戦略を使用して、ロボットの軌跡を動的に変更します。
さらに、ナビゲーション中にロボットがグループの完全性をどのように効果的に維持するかを定量的に評価する新しいメトリックであるグループ衝突率（GCR）を導入します。
包括的なシミュレーションベースのベンチマークを通じて、TAGAを最先端のナビゲーションモデル（ORCA、Social Force、DS-RNN、およびAG-RL）と統合すると、同等の成功率と航海効率を維持しながら、グループの侵入が45.7-78.6％減少することを実証します。
将来の作業は、このアプローチの実際の実装と検証に焦点を当てます。

要約(オリジナル)

Robot navigation in densely populated environments presents significant challenges, particularly regarding the interplay between individual and group dynamics. Current navigation models predominantly address interactions with individual pedestrians while failing to account for human groups that naturally form in real-world settings. Conversely, the limited models implementing group-aware navigation typically prioritize group dynamics at the expense of individual interactions, both of which are essential for socially appropriate navigation. This research extends an existing simulation framework to incorporate both individual pedestrians and human groups. We present Tangent Action for Group Avoidance (TAGA), a modular reactive mechanism that can be integrated with existing navigation frameworks to enhance their group-awareness capabilities. TAGA dynamically modifies robot trajectories using tangent action-based avoidance strategies while preserving the underlying model’s capacity to navigate around individuals. Additionally, we introduce Group Collision Rate (GCR), a novel metric to quantitatively assess how effectively robots maintain group integrity during navigation. Through comprehensive simulation-based benchmarking, we demonstrate that integrating TAGA with state-of-the-art navigation models (ORCA, Social Force, DS-RNN, and AG-RL) reduces group intrusions by 45.7-78.6% while maintaining comparable success rates and navigation efficiency. Future work will focus on real-world implementation and validation of this approach.

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著者 Utsha Kumar Roy,Sejuti Rahman
発行日 2025-03-27 05:37:16+00:00
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AlphaSpace: Enabling Robotic Actions through Semantic Tokenization and Symbolic Reasoning

投稿日: 2025年3月28日 作成者: jarxiv

要約

このペーパーでは、3Dデカルト空間でのロボット操作のための言語モデルの空間的推論能力を強化するために設計された新しい方法論であるAlphaspaceを紹介します。
Alphaspaceは、粗いレベルと細かいレベルの両方で空間情報をコードする階層セマンティクスベースのトークン化戦略を採用しています。
私たちのアプローチは、構造化されたトークンを介した属性、位置、および高さ情報を備えたオブジェクトを表し、従来のビジョンベースの埋め込みに頼らずに正確な空間的推論を可能にします。
このアプローチにより、LLMSはオブジェクトを特定（x、y、z）座標に配置することにより、オブジェクトを正確に操作できます。
実験結果は、Alphaspaceが操作タスクを改善するための有望な可能性を示しており、GPT-4Oで37.5％、Claude 3.5 Sonnetで29.17％であるのに対し、66.67％の合計精度を達成することを示唆しています。
これらの結果は、操作タスクの構造化された空間エンコードの可能性を示しており、さらなる調査を保証します。

要約(オリジナル)

This paper presents AlphaSpace, a novel methodology designed to enhance the spatial reasoning capabilities of language models for robotic manipulation in 3D Cartesian space. AlphaSpace employs a hierarchical semantics-based tokenization strategy that encodes spatial information at both coarse and fine-grained levels. Our approach represents objects with their attributes, positions, and height information through structured tokens, enabling precise spatial reasoning without relying on traditional vision-based embeddings. This approach enables LLMs to accurately manipulate objects by positioning them at specific (x, y, z) coordinates. Experimental results suggest that AlphaSpace demonstrates promising potential for improving manipulation tasks, achieving a total accuracy of 66.67%, compared to 37.5% for GPT-4o and 29.17% for Claude 3.5 Sonnet. These results demonstrate the potential of structured spatial encoding for manipulation tasks and warrant further exploration.

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著者 Alan Dao,Dinh Bach Vu,Bui Quang Huy
発行日 2025-03-27 06:39:47+00:00
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Dimensional optimization of single-DOF planar rigid link-flapping mechanisms for high lift and low power

投稿日: 2025年3月28日 作成者: jarxiv

要約

剛性リンクの羽ばたきメカニズムは、長期的な耐久性と信頼性のために、便利なペイロードと自由飛行用のオンボードバッテリーを運ぶために、翼のミクロエリアル車両（MAV）を羽ばたくために最も実用的な選択肢です。
ただし、これらのメカニズムを備えた高敏ility性と操縦性のような昆虫のような昆虫を達成するには、大幅な減量が必要です。
1つのアプローチには、単一の平面剛体リンケージを使用することが含まれます。これは、より小さなモーターとバッテリーを使用できるように、高リフトと低電力のために寸法的に最適化されることはめったにありません。
最適化ルーチン内で、不安定な渦格子法に基づいた空力分析ツールを備えた、準定型の非線形有限要素法に基づいたメカニズムシミュレーターを統合しました。
文献から3つの異なるメカニズムトポロジーを最適化しました。
その結果、最適化された非対称掃引速度プロファイルに起因する振幅の増加とより高いリフト係数のために、場合によっては最大42％の大幅な節約が観察されました。
また、信頼できるメカニズムのパフォーマンスを確保するために、製造耐性が高いことを明らかにする不確実性分析も実施しました。
提示された統合計算ツールは、ペイロードと飛行時間の要件に基づいてMAVコンポーネントの最適な選択を促進します。

要約(オリジナル)

Rigid link flapping mechanisms remain the most practical choice for flapping wing micro-aerial vehicles (MAVs) to carry useful payloads and onboard batteries for free flight due to their long-term durability and reliability. However, to achieve high agility and maneuverability-like insects-MAVs with these mechanisms require significant weight reduction. One approach involves using single-DOF planar rigid linkages, which are rarely optimized dimensionally for high lift and low power so that smaller motors and batteries could be used. We integrated a mechanism simulator based on a quasistatic nonlinear finite element method with an unsteady vortex lattice method-based aerodynamic analysis tool within an optimization routine. We optimized three different mechanism topologies from the literature. As a result, significant power savings were observed up to 42% in some cases, due to increased amplitude and higher lift coefficients resulting from optimized asymmetric sweeping velocity profiles. We also conducted an uncertainty analysis that revealed the need for high manufacturing tolerances to ensure reliable mechanism performance. The presented unified computational tool also facilitates the optimal selection of MAV components based on the payload and flight time requirements.

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著者 Shyam Sunder Nishad,Anupam Saxena
発行日 2025-03-27 06:45:55+00:00
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OminiAdapt: Learning Cross-Task Invariance for Robust and Environment-Aware Robotic Manipulation

投稿日: 2025年3月28日 作成者: jarxiv

要約

具体化されたインテリジェンスの急速な発展により、ヒューマノイドロボットの高レベルの模倣学習のための大規模な人間データを活用することは、学界と産業の両方で関心のある焦点となっています。
しかし、ヒューマノイドロボットを精密な動作ドメインに適用すると、知覚と制御プロセスに直面している複雑さ、ヒューマノイドロボットと人間の間の形態と作動のメカニズムの長年の物理的違い、および利己的視から得られたタスク関連の特徴の欠如があるため、依然として困難なままです。
模倣学習における共変量シフトの問題に対処するために、このペーパーでは、ヒューマノイドロボットに合わせた模倣学習アルゴリズムを提案します。
主要なタスクの目的に焦点を当て、背景情報を除外し、チャネル特徴の融合を空間的注意メカニズムと組み込むことにより、提案されたアルゴリズムは環境障害を抑制し、動的な重量更新戦略を利用して、ターゲットタスクの達成におけるヒューマノイドロボットの成功率を大幅に改善します。
実験結果は、提案された方法がさまざまな典型的なタスクシナリオにわたって堅牢性とスケーラビリティを示し、ヒューマノイドロボットの自律学習と制御のための新しいアイデアとアプローチを提供することを示しています。
このプロジェクトはGithubでオープンソーシングされます。

要約(オリジナル)

With the rapid development of embodied intelligence, leveraging large-scale human data for high-level imitation learning on humanoid robots has become a focal point of interest in both academia and industry. However, applying humanoid robots to precision operation domains remains challenging due to the complexities they face in perception and control processes, the long-standing physical differences in morphology and actuation mechanisms between humanoid robots and humans, and the lack of task-relevant features obtained from egocentric vision. To address the issue of covariate shift in imitation learning, this paper proposes an imitation learning algorithm tailored for humanoid robots. By focusing on the primary task objectives, filtering out background information, and incorporating channel feature fusion with spatial attention mechanisms, the proposed algorithm suppresses environmental disturbances and utilizes a dynamic weight update strategy to significantly improve the success rate of humanoid robots in accomplishing target tasks. Experimental results demonstrate that the proposed method exhibits robustness and scalability across various typical task scenarios, providing new ideas and approaches for autonomous learning and control in humanoid robots. The project will be open-sourced on GitHub.

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著者 Yongxu Wang,Weiyun Yi,Xinhao Kong,Wanting Li
発行日 2025-03-27 08:28:22+00:00
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Safety-Aware Human-Lead Vehicle Platooning by Proactively Reacting to Uncertain Human Behaving

投稿日: 2025年3月28日 作成者: jarxiv

要約

人間の主要な協同組合適応クルーズコントロール（HL-CACC）は、実世界の実装における有望な車両の小隊技術と見なされています。
小隊のリーダーとして人間主導の車両（HV）を利用することにより、HL-CACCはコストを削減し、知覚と意思決定の信頼性を高めます。
ただし、最先端のHL-CACCテクノロジーは、主要な人間のドライバーの不確実な行動を考慮していないため、運転の安全性に大きな制限があります。
この研究では、HL-CACCコントローラーは、確率モデル予測制御（SMPC）に基づいて設計されています。
主要な接続された人間駆動車（CHV）の運転意図を予測することができます。
提案されているコントローラーには、次の機能があります。i）振動トラフィックの知覚される安全性の強化。
ii）ハードブレーキに対する安全性を保証する。
iii）リアルタイム実装の計算効率。
提案されたコントローラーは、Prescan＆Simulinkシミュレーションプラットフォームで評価されます。
シミュレーションのキャリブレーションのために、実際の車両軌道データが収集されます。
結果は、提案されているコントローラーが次のとおりであることが明らかになりました。i）振動するトラフィックでは、知覚される安全性が19.17％改善されます。
ii）ハードブレーキに対して実際の安全性を7.76％強化する。
iii）弦の安定性で確認されます。
Intel I5-13500H CPUを装備したラップトップで実行すると、計算時間は約3.2ミリ秒です。
これは、提案されたコントローラーがリアルタイムの実装の準備ができていることを示しています。

要約(オリジナル)

Human-Lead Cooperative Adaptive Cruise Control (HL-CACC) is regarded as a promising vehicle platooning technology in real-world implementation. By utilizing a Human-driven Vehicle (HV) as the platoon leader, HL-CACC reduces the cost and enhances the reliability of perception and decision-making. However, state-of-the-art HL-CACC technology still has a great limitation on driving safety due to the lack of considering the leading human driver’s uncertain behavior. In this study, a HL-CACC controller is designed based on Stochastic Model Predictive Control (SMPC). It is enabled to predict the driving intention of the leading Connected Human-Driven Vehicle (CHV). The proposed controller has the following features: i) enhanced perceived safety in oscillating traffic; ii) guaranteed safety against hard brakes; iii) computational efficiency for real-time implementation. The proposed controller is evaluated on a PreScan&Simulink simulation platform. Real vehicle trajectory data is collected for the calibration of the simulation. Results reveal that the proposed controller: i) improves perceived safety by 19.17% in oscillating traffic; ii) enhances actual safety by 7.76% against hard brakes; iii) is confirmed with string stability. The computation time is approximately 3.2 milliseconds when running on a laptop equipped with an Intel i5-13500H CPU. This indicates the proposed controller is ready for real-time implementation.

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著者 Jia Hu,Shuhan Wang,Yiming Zhang,Haoran Wang,Zhilong Liu,Guangzhi Cao
発行日 2025-03-27 08:51:23+00:00
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Mirroring the Parking Target: An Optimal-Control-Based Parking Motion Planner with Strengthened Parking Reliability and Faster Parking Completion

投稿日: 2025年3月28日 作成者: jarxiv

要約

自動駐車アシスト（APA）システムは、駐車能力、信頼性、および完了効率に関するユーザーの懸念により、アプリケーションでの採用が少ないという大きな課題に直面しています。
従来のAPAプランナーをアップグレードし、ユーザーの受け入れを強化するために、この調査では、最適な制御ベースの駐車モーションプランナーを提案しています。
そのハイライトは、その制御ロジックにあります。駐車目標をミラーリングすることによる軌跡を計画します。
この方法は、次の方法を有効にします。i）狭いスペースでの駐車機能。
ii）操作設計ドメイン（ODD）を拡大することにより、より良い駐車場の信頼性。
iii）駐車プロセスのより速い完了。
iv）計算効率の向上。
v）あらゆる種類の駐車場に普遍的。
包括的な評価が実施されます。
結果は、提案されたプランナーが駐車場の成功率を40.6％向上させ、駐車場の完了効率を18.0％向上させ、ODDを86.1％拡大することを示しています。
並列駐車場のシナリオや狭いスペースなど、困難な駐車ケースでの優位性を示しています。
さらに、提案されたプランナーの平均計算時間は74ミリ秒です。
結果は、提案されたプランナーがリアルタイムの商用アプリケーションの準備ができていることを示しています。

要約(オリジナル)

Automated Parking Assist (APA) systems are now facing great challenges of low adoption in applications, due to users’ concerns about parking capability, reliability, and completion efficiency. To upgrade the conventional APA planners and enhance user’s acceptance, this research proposes an optimal-control-based parking motion planner. Its highlight lies in its control logic: planning trajectories by mirroring the parking target. This method enables: i) parking capability in narrow spaces; ii) better parking reliability by expanding Operation Design Domain (ODD); iii) faster completion of parking process; iv) enhanced computational efficiency; v) universal to all types of parking. A comprehensive evaluation is conducted. Results demonstrate the proposed planner does enhance parking success rate by 40.6%, improve parking completion efficiency by 18.0%, and expand ODD by 86.1%. It shows its superiority in difficult parking cases, such as the parallel parking scenario and narrow spaces. Moreover, the average computation time of the proposed planner is 74 milliseconds. Results indicate that the proposed planner is ready for real-time commercial applications.

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著者 Jia Hu,Yongwei Feng,Shuoyuan Li,Haoran Wang,Jaehyun So,Junnian Zheng
発行日 2025-03-27 08:55:23+00:00
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Output-Feedback Boundary Control of Thermally and Flow-Induced Vibrations in Slender Timoshenko Beams

投稿日: 2025年3月28日 作成者: jarxiv

要約

この作業は、エアロエンジンのタービンブレードの振動を抑制するというエンジニアリングの課題によって動機付けられています。これは、極端な熱条件と、一般的に熱誘発性および流れ誘発性の振動と呼ばれる複雑な振動現象を生み出す高マッハの空力環境の下でしばしば動作します。
ハミルトンの変異原理を使用して、このシステムは、PDEドメイン内および制御されていない境界内の両方で不安定性が発生する混合双曲線パラボリックPDEシステムによって記述され、2種類のPDEがドメインでカスケードされている混合双曲線パラボリックPDEシステムによって記述された、熱および空力の負荷の下で、回転する細長いティモシェンコビームとしてモデル化されています。
このようなシステムについては、PDEバックステップ法に基づいて州フィードバック制御設計を提示します。
ティモシェンコビームの分布した温度勾配と構造振動は通常、実際には測定不可能であることを認識して、混合双曲線麻痺PDEシステムの状態観測者を設計します。
このオブザーバーに基づいて、出力フィードバックコントローラーが構築され、利用可能な境界測定のみを使用してシステム全体を調整します。
閉ループシステムでは、制御されていない境界の状態、つまり制御入力から最も遠い状態は、ゼロに指数関数的に収束することが証明され、すべての信号は均一に最終的に境界があることが証明されます。
提案された制御設計は、極端な熱および空力条件下でのエアロエンジンの柔軟な刃で検証されています。

要約(オリジナル)

This work is motivated by the engineering challenge of suppressing vibrations in turbine blades of aero engines, which often operate under extreme thermal conditions and high-Mach aerodynamic environments that give rise to complex vibration phenomena, commonly referred to as thermally-induced and flow-induced vibrations. Using Hamilton’s variational principle, the system is modeled as a rotating slender Timoshenko beam under thermal and aerodynamic loads, described by a mixed hyperbolic-parabolic PDE system where instabilities occur both within the PDE domain and at the uncontrolled boundary, and the two types of PDEs are cascaded in the domain. For such a system, we present the state-feedback control design based on the PDE backstepping method. Recognizing that the distributed temperature gradients and structural vibrations in the Timoshenko beam are typically unmeasurable in practice, we design a state observer for the mixed hyperbolic-parabolic PDE system. Based on this observer, an output-feedback controller is then built to regulate the overall system using only available boundary measurements. In the closed-loop system, the state of the uncontrolled boundary, i.e., the furthest state from the control input, is proved to be exponentially convergent to zero, and all signals are proved as uniformly ultimately bounded. The proposed control design is validated on an aero-engine flexible blade under extreme thermal and aerodynamic conditions.

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著者 Chengyi Wang,Ji Wang
発行日 2025-03-27 09:01:30+00:00
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Haptic bilateral teleoperation system for free-hand dental procedures

投稿日: 2025年3月28日 作成者: jarxiv

要約

フリーハンドの歯科処置は通常、繰り返し、時間がかかり、高精度と手動の器用さが必要です。
歯科ロボットは、手続きの精度と安全性を向上させ、患者の快適性を高め、オペレーターのワークロードを削減する上で重要な役割を果たすことができます。
ただし、フリーハンドの手順のためのロボットソリューションは限られたままであるか、完全に欠けており、その受け入れはまだ低くなっています。
このギャップに対処するために、自由な歯科処置のために触覚の両側視聴システム（HBTS）を開発します。
このシステムには、標準的な臨床ツールと互換性のある専用の機械的エンドエフェクターが含まれており、介入部位の可視性を改善するために内視鏡カメラを装備しています。
視覚的なフィードバックを通じて監視されるオペレーターのアクションとロボットの動きとの間の動きと力の対応を確保することにより、オペレーターの感覚認識と運動精度を高めます。
さらに、手続き上の安全性を確保する必要性を認識して、測定された接触力のみに基づいて入場コントローラーに提供されるモーション参照をスケーリングすることにより、相互作用力を制限します。
これにより、環境の事前知識を必要とせずに、すべての接触状態で効果的な力制限が保証されます。
提案されたHBTSは、歯科ファントムを使用した歯科用スケーリング手順で検証されています。
結果は、システムがテレオ操作の自然性、安全性、および精度を改善し、自由な手型の歯科手順を強化する可能性を強調していることを示しています。

要約(オリジナル)

Free-hand dental procedures are typically repetitive, time-consuming and require high precision and manual dexterity. Dental robots can play a key role in improving procedural accuracy and safety, enhancing patient comfort, and reducing operator workload. However, robotic solutions for free-hand procedures remain limited or completely lacking, and their acceptance is still low. To address this gap, we develop a haptic bilateral teleoperation system (HBTS) for free-hand dental procedures. The system includes a dedicated mechanical end-effector, compatible with standard clinical tools, and equipped with an endoscopic camera for improved visibility of the intervention site. By ensuring motion and force correspondence between the operator’s actions and the robot’s movements, monitored through visual feedback, we enhance the operator’s sensory awareness and motor accuracy. Furthermore, recognizing the need to ensure procedural safety, we limit interaction forces by scaling the motion references provided to the admittance controller based solely on measured contact forces. This ensures effective force limitation in all contact states without requiring prior knowledge of the environment. The proposed HBTS is validated in a dental scaling procedure using a dental phantom. The results show that the system improves the naturalness, safety, and accuracy of teleoperation, highlighting its potential to enhance free-hand dental procedures.

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著者 Lorenzo Pagliara,Enrico Ferrentino,Andrea Chiacchio,Giovanni Russo
発行日 2025-03-27 09:11:34+00:00
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An analysis of higher-order kinematics formalisms for an innovative surgical parallel robot

投稿日: 2025年3月28日 作成者: jarxiv

要約

この論文は、膵臓手術と、さまざまな形式に基づいて導出されたその高次の運動学のための新しいモジュラーハイブリッド平行ロボットを提示します。
古典的なベクトル、均一な変換マトリックス、およびデュアルQuaternionアプローチは、古典的な分化と多数の代数の両方を使用して、運動学的関数のために研究されています。
3つの研究対象形式すべての逆運動学のアルゴリズムは、分化と多数の代数的アプローチの両方について提示されます。
さらに、これらのアルゴリズムは、数値の安定性、実行時間、および各アルゴリズムに含まれる数学的関数と演算子の数とタイプに基づいて比較されます。
統計分析では、多数の代数を使用して実装されたアルゴリズムの実行時間が大幅に改善されていることが示されていますが、数値の安定性は、分化と多数の代数に基づいて導出されたすべてのアルゴリズムに適しています。
多数の代数を使用した運動学的アルゴリズムの実装は、標準のPCでベンチマークされた場合に肯定的な結果を示しますが、モジュラー並列ロボットコマンドとコントロールに使用されるハードウェア/ソフトウェアの多数のアルゴリズムを評価するには、さらなる作業が必要です。

要約(オリジナル)

The paper presents a novel modular hybrid parallel robot for pancreatic surgery and its higher-order kinematics derived based on various formalisms. The classical vector, homogeneous transformation matrices and dual quaternion approaches are studied for the kinematic functions using both classical differentiation and multidual algebra. The algorithms for inverse kinematics for all three studied formalisms are presented for both differentiation and multidual algebra approaches. Furthermore, these algorithms are compared based on numerical stability, execution times and number and type of mathematical functions and operators contained in each algorithm. A statistical analysis shows that there is significant improvement in execution time for the algorithms implemented using multidual algebra, while the numerical stability is appropriate for all algorithms derived based on differentiation and multidual algebra. While the implementation of the kinematic algorithms using multidual algebra shows positive results when benchmarked on a standard PC, further work is required to evaluate the multidual algorithms on hardware/software used for the modular parallel robot command and control.

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著者 Calin Vaida,Iosif Birlescu,Bogdan Gherman,Daniel Condurache,Damien Chablat,Doina Pisla
発行日 2025-03-27 09:20:35+00:00
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Lidar-only Odometry based on Multiple Scan-to-Scan Alignments over a Moving Window

投稿日: 2025年3月28日 作成者: jarxiv

要約

LIDARのみの臭気は、連続したLIDARスキャンから抽出されたモーション増分の蓄積に基づいて、モバイルロボットのポーズ推定を考慮します。
問題に対する既存のアプローチの多くは、スキャン間登録を使用しています。これは、ドリフトによるメンテナンスされたマップ内のエラーの蓄積を無視します。
他の方法では、機能ベースでローカルマップを共同で最適化する改良ステップを使用します。
ポーズグラフの制約を導出するために、以前のスキャンへの複数の独立したスキャンからスキャンへの反復ポイント（ICP）登録を使用して、これを回避するソリューションを提案します。
ポーズグラフの最適化により、最新のポーズの正確な推定値が得られるだけでなく、最適化ウィンドウでの以前のスキャンの改良性も可能になります。
スキャン間アライメントを再計算する必要性を回避することにより、計算負荷が最小限に抑えられます。
パブリックキティとムルランのデータセット、およびカスタム自動車LIDARデータセットに関する広範な評価が実行されます。
結果は、提案されたアプローチが、前述の問題を軽減しながら、最先端の推定精度を達成することを示しています。

要約(オリジナル)

Lidar-only odometry considers the pose estimation of a mobile robot based on the accumulation of motion increments extracted from consecutive lidar scans. Many existing approaches to the problem use a scan-to-map registration, which neglects the accumulation of errors within the maintained map due to drift. Other methods use a refinement step that jointly optimizes the local map on a feature basis. We propose a solution that avoids this by using multiple independent scan-to-scan Iterative Closest Points (ICP) registrations to previous scans in order to derive constraints for a pose graph. The optimization of the pose graph then not only yields an accurate estimate for the latest pose, but also enables the refinement of previous scans in the optimization window. By avoiding the need to recompute the scan-to-scan alignments, the computational load is minimized. Extensive evaluation on the public KITTI and MulRan datasets as well as on a custom automotive lidar dataset is carried out. Results show that the proposed approach achieves state-of-the-art estimation accuracy, while alleviating the mentioned issues.

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著者 Aaron Kurda,Simon Steuernagel,Marcus Baum
発行日 2025-03-27 09:22:27+00:00
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