Currently, mobile robots are developing rapidly and are finding numerous applications in the industry. However, several problems remain related to their practical use, such as the need for expensive hardware and high power consumption levels. In this study, we build a low-cost indoor mobile robot platform that does not include a LiDAR or a GPU. Then, we design an autonomous navigation architecture that guarantees real-time performance on our platform with an RGB-D camera and a low-end off-the-shelf single board computer. The overall system includes SLAM, global path planning, ground segmentation, and motion planning. The proposed ground segmentation approach extracts a traversability map from raw depth images for the safe driving of low-body mobile robots. We apply both rule-based and learning-based navigation policies using the traversability map. Running sensor data processing and other autonomous driving components simultaneously, our navigation policies perform rapidly at a refresh rate of 18 Hz for control command, whereas other systems have slower refresh rates. Our methods show better performances than current state-of-the-art navigation approaches within limited computation resources as shown in 3D simulation tests. In addition, we demonstrate the applicability of our mobile robot system through successful autonomous driving in an indoor environment.


翻译:目前,移动机器人正在迅速发展,并正在工业中找到许多应用,然而,若干问题仍然与其实际使用有关,例如需要昂贵的硬件和高电能消耗水平。在本研究中,我们建造了一个低成本室内移动机器人平台,其中不包括利达AR或GPU。然后,我们设计了一个自主导航架构,以RGB-D相机和低端离场单机计算机保证我们平台上的实时性能。整个系统包括SLAM、全球路径规划、地面分割和运动规划。拟议的地面分割法从低机体移动机器人安全驾驶的原始深度图像中提取出一个可移动性图。我们同时使用可穿行图实施基于规则的和基于学习的导航政策。同时运行传感器数据处理和其他自主驾驶部件,我们的导航政策以18赫兹的更新速度快速运作,而其他系统则较慢。我们的方法显示,在3D模拟试验中显示,在有限的计算资源范围内,我们比目前的状态、最先进的导航方法表现得更好。此外,我们通过一个自动的机器人系统展示了我们成功的移动系统。

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