論文の概要: RAEM: Robust Autonomous Exploration for Multi-Floor Environments with a Quadruped Robot
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.25366v1
- Date: Wed, 26 Aug 2026 04:40:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-27 14:15:15.594194
- Title: RAEM: Robust Autonomous Exploration for Multi-Floor Environments with a Quadruped Robot
- Title(参考訳): RAEM:四足歩行ロボットによるマルチフロア環境のロバスト自律探査
- Abstract要約: RAEMは、マルチフロア環境で動作する四足ロボットのための堅牢な自律探査フレームワークである。
登山時の急激なヨーの変動を低減するため,階段中央アライメント戦略を導入する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 41.3871843269565
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this paper, we propose RAEM, a robust autonomous exploration framework for quadruped robots operating in multi-floor environments. Most existing ground-robot exploration approaches rely on planar traversability representations, which cannot adequately represent the overlapping structures and cross-floor connectivity of multi-floor buildings. Although tomography-based representations provide effective traversability modeling for multi-floor navigation, maintaining a global tomography map incurs substantial computational overhead for online exploration with frequent replanning. Moreover, sparse and fragmented LiDAR observations in stairwells can degrade local traversability estimation, leading to irregular viewpoint placement and temporary topological disconnections. To address these challenges, RAEM adopts a hybrid local-global traversability representation, in which a local tomography map and an explicitly categorized local 3D grid map are used for online terrain analysis and connectivity evaluation, while an elevation-aware global topological graph is incrementally constructed from these local spatial representations for efficient cross-floor exploration planning. We further introduce a staircase center alignment strategy to reduce abrupt yaw variations during climbing and a dual path searching mechanism to recover guidance paths when the global topology is locally disconnected. Extensive simulation and real-world experiments demonstrate robust and computationally stable autonomous exploration across multi-floor structures, including continuous exploration of a five-floor stairwell.
- Abstract(参考訳): 本稿では,マルチフロア環境で動作する四足歩行ロボットのための頑健な自律探査フレームワークであるRAEMを提案する。
既存の地上ロボット探査のアプローチの多くは、多層建物の重なり合う構造やクロスフロア接続を適切に表現できない平面的可逆性表現に依存している。
トモグラフィーに基づく表現は、マルチフロアナビゲーションのための効果的なトラバーサビリティモデリングを提供するが、グローバルなトモグラフィマップを維持することは、頻繁な再計画を伴うオンライン探索において、かなりの計算オーバーヘッドをもたらす。
さらに, 階段井における細いLiDAR観測により, 局所的可逆性の推定が低下し, 不規則な視線配置と一時的トポロジカルな解離が生じる。
これらの課題に対処するため、RAEMは、局所トモグラフィマップと明確に分類された局所3次元グリッドマップをオンライン地形解析および接続性評価に使用し、高度対応のグローバルトポロジグラフをこれらの局所空間表現からインクリメンタルに構築し、効率的なクロスフロア探索計画を行う。
さらに、登山時の急激なヨーの変動を低減するための階段中央アライメント戦略と、グローバルトポロジーが局所的に切断されたときに誘導経路を回復するための二重経路探索機構を導入する。
大規模なシミュレーションと実世界の実験は、5フロアの階段井の連続探査を含む、多フロア構造の頑健で、計算的に安定な自律探査を実証している。
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