Achieving long-term autonomy for mobile robots operating in real-world unstructured environments such as farms remains a significant challenge. This is made increasingly complex in the presence of moving humans or livestock. These environments require a robot to be adaptive in its immediate plans, accounting for the state of nearby individuals and the response that they might have to the robot's actions. Additionally, in order to achieve longer-term goals, consideration of the limited on-board resources available to the robot is required, especially for extended missions such as weeding an agricultural field. To achieve efficient long-term autonomy, it is thus crucial to understand the impact that online dynamic updates to an energy efficient offline plan might have on resource usage whilst navigating through crowds or herds. To address these challenges, a hierarchical planning framework is proposed, integrating an online local dynamic path planner with an offline longer-term objective-based planner. This framework acts to achieve long-term autonomy through awareness of both dynamic responses of individuals to a robot's motion and the limited resources available. This paper details the hierarchical approach and its integration on a robotic platform, including a comprehensive description of the planning framework and associated perception modules. The approach is evaluated in real-world trials on farms, requiring both consideration of limited battery capacity and the presence of nearby moving individuals. These trials additionally demonstrate the ability of the framework to adapt resource use through variation of the local dynamic planner, allowing adaptive behaviour in changing environments. A summary video is available at https://youtu.be/DGVTrYwJ304.


翻译:此外,为了实现长期目标,需要考虑在现实世界无结构环境中如农场运作的流动机器人的长期自主性,这仍然是一项重大挑战。因此,在移动人类或牲畜的情况下,这一点越来越复杂。这些环境要求机器人在其即期计划中适应其即时计划,考虑到附近个人的状况以及他们可能对机器人行动作出的反应。此外,为了实现长期目标,需要考虑机器人在机上可获得的有限资源,特别是对于诸如杂除农业田等扩大的任务而言。要实现高效的长期自主性,关键是要了解对节能离线计划的在线动态更新可能对资源使用情况产生的影响。 为了应对这些挑战,建议了一个等级规划框架,将一个在线的动态路径规划器与一个离线的长期目标规划器结合起来。这个框架通过了解个人对机器人运动的动态反应和可用的有限资源来实现长期自主性。 本文详细介绍了在机器人平台上的等级方法和整合,包括需要改变对通过人群或群行行行行行进行浏览的节能框架 30 。在规划框架和相关资产模型中,对真实的适应性环境变化进行了评估。这些评估是评估,在真实的弹性环境中,在灵活度变化中,在使用电动能力模型中,并展示了个人。

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