論文の概要: UAVs Beneath the Surface: Cooperative Autonomy for Subterranean Search
and Rescue in DARPA SubT
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.08185v1
- Date: Thu, 16 Jun 2022 13:54:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-06-17 16:29:15.644160
- Title: UAVs Beneath the Surface: Cooperative Autonomy for Subterranean Search
and Rescue in DARPA SubT
- Title（参考訳）: 地上のUAV:DARPA SubTにおける地下探査と救助のための協力的自律性
- Authors: Matej Petrlik, Pavel Petracek, Vit Kratky, Tomas Musil, Yurii
Stasinchuk, Matous Vrba, Tomas Baca, Daniel Hert, Martin Pecka, Tomas
Svoboda, Martin Saska
- Abstract要約: 本稿では, 複雑なトポロジを持つ地下ドメインの探索・救助作業において, 自律的協調型UAVの新たなアプローチを提案する。
提案されたシステムは、DARPA SubTファイナルのVirtual TrackでCTU-CRAS-NORLABチームの一員として第2位にランクされた。
提案手法はまた、現実世界の競争の極端に厳しく制限された環境で飛行する物理的UAVに展開するための堅牢なシステムであることを証明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.145696432159643
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This paper presents a novel approach for autonomous cooperating UAVs in
search and rescue operations in subterranean domains with complex topology. The
proposed system was ranked second in the Virtual Track of the DARPA SubT Finals
as part of the team CTU-CRAS-NORLAB. In contrast to the winning solution that
was developed specifically for the Virtual Track, the proposed solution also
proved to be a robust system for deployment onboard physical UAVs flying in the
extremely harsh and confined environment of the real-world competition. The
proposed approach enables fully autonomous and decentralized deployment of a
UAV team with seamless simulation-to-world transfer, and proves its advantage
over less mobile UGV teams in the flyable space of diverse environments. The
main contributions of the paper are present in the mapping and navigation
pipelines. The mapping approach employs novel map representations -- SphereMap
for efficient risk-aware long-distance planning, FacetMap for surface coverage,
and the compressed topological-volumetric LTVMap for allowing multi-robot
cooperation under low-bandwidth communication. These representations are used
in navigation together with novel methods for visibility-constrained informed
search in a general 3D environment with no assumptions about the environment
structure, while balancing deep exploration with sensor-coverage exploitation.
The proposed solution also includes a visual-perception pipeline for on-board
detection and localization of objects of interest in four RGB stream at 5 Hz
each without a dedicated GPU. Apart from participation in the DARPA SubT, the
performance of the UAV system is supported by extensive experimental
verification in diverse environments with both qualitative and quantitative
evaluation.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,複雑なトポロジーを有する地下領域における自律協調型uavの探索・救難操作に対する新しいアプローチを提案する。
提案されたシステムは、DARPA SubTファイナルのVirtual TrackでCTU-CRAS-NORLABチームの一員として第2位にランクされた。
仮想軌道専用に開発された勝利のソリューションとは対照的に、提案されたソリューションは、現実世界の競争の極端に厳しく制限された環境で飛行する物理的UAVに展開するための堅牢なシステムであることが証明された。
提案したアプローチは,シームレスなシミュレーションとワールドトランスファーを備えたUAVチームの完全自律分散デプロイを可能にし,多様な環境の飛行可能な領域において,より少ない移動型UGVチームに対して,その優位性を証明している。
この論文の主な貢献は、マッピングとナビゲーションのパイプラインにある。
このマッピングアプローチでは、効率的なリスク対応長距離計画のためのspheremap、表面カバレッジのためのfacetmap、低帯域幅通信下でのマルチロボット協調を可能にする圧縮トポロジカルボリュームltvmapという新しいマップ表現が採用されている。
これらの表現は、一般的な3次元環境における視認性に制約のある情報探索のための新しい手法とともに、環境構造を仮定せずにナビゲーションに使用される。
提案ソリューションには、専用のGPUを使わずに、4つのRGBストリームで関心のあるオブジェクトを5Hzで検出およびローカライズするための視覚知覚パイプラインも含まれている。
DARPA SubTへの参加とは別に、UAVシステムの性能は、質的および定量的評価の両面から、多様な環境における広範な実験的検証によって支えられている。
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