【论文解读】空中机器人利用机载电脑感知计算躲避动态小障碍物

Xiewf8128

已于 2023-04-21 01:13:18 修改

阅读量2.4k

点赞数 5

CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏：论文解读文章标签：机器人算法 c++ 自动驾驶人工智能

于 2021-07-21 23:17:37 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Travis_X/article/details/118892016

论文解读专栏收录该内容

14 篇文章 ¥19.90 ¥99.00

订阅专栏

超级会员免费看

本文介绍了一款基于激光雷达的自主无人机系统，能实时检测和避开动态小障碍物。通过集成在机载电脑上的感知与规划算法，包括时间累积KD树和Kinodynamic A*搜索，实现了在复杂环境中安全飞行。系统采用LIVOX AVIA激光雷达和DJI Manifold 2-C计算模块，能够以50Hz频率运行，成功避开直径低至20mm的障碍物。

标题：Avoiding dynamic small obstacles with onboard sensing and computating on aerial robots
作者：Fanze Kong, Wei Xu, Fu Zhang
来源：https://arxiv.org/abs/2103.00406
代码：https://github.com/hku-mars/dyn_small_obs_avoidance

摘要

在实际应用中，自主四旋翼飞行器仍面临许多重大挑战，如检测和躲避非常小的或者是动态的障碍物（例如，树枝、电线等）。在本文中，我们提出了一个紧凑的，集成的、完全自主的四旋翼飞行器系统，它可以让飞行器在复杂环境中安全飞行的同时避免动态小障碍。

四旋翼平台搭配了机载电脑和三维激光雷达传感器来执行感知、位置估计、建图以及规划的任务。具体来说，机载电脑估计无人机的当前姿态维护局部地图（时间累积点云 KD-Trees），使用kinodynamic A*算法搜索出一条到达目标点的安全轨迹。经过精心的优化，整个感知规划系统可以在机子上以 50Hz 的频率运行。通过各种室内外实验表明，该系统在复杂环境中以 2m/s 的速度飞行，同时可以避开动态的小障碍物（低至 20mm 直径的木棒）。

一、简介

在本文中，我们提出了一种自主无人机系统，旨在在复杂的动态环境中实现智能飞行。

主要贡献：

一款基于激光雷达的自主无人机。重量轻（共1.8kg），紧凑（280mm轴距），配备板载传感器模块（固态激光雷达：LIVOX AVIA）和计算模块（DJI Manifold 2-C，Intel i7 8550U CPU）。机载以50Hz频率计算全局状态估计和高分辨率建图。
可以直接在激光雷达点云上运行的基于轻量级运动原语的运动规划器。运动规划器可以在实际板载系统上高达 50Hz的频率实现重规划，从而能够及时检测和避开动态障碍物；