This paper presents PANTHER, a real-time perception-aware (PA) trajectory planner in dynamic environments. PANTHER plans trajectories that avoid dynamic obstacles while also keeping them in the sensor field of view (FOV) and minimizing the blur to aid in object tracking. The rotation and translation of the UAV are jointly optimized, which allows PANTHER to fully exploit the differential flatness of multirotors to maximize the PA objective. Real-time performance is achieved by implicitly imposing the underactuated constraint of the UAV through the Hopf fibration. PANTHER is able to keep the obstacles inside the FOV 7.4 and 1.4 times more than non-PA approaches and PA approaches that decouple translation and yaw, respectively. The projected velocity (and hence the blur) is reduced by 64% and 28%, respectively. This leads to success rates up to 3.3 times larger than state-of-the-art approaches in multi-obstacle avoidance scenarios. The MINVO basis is used to impose low-conservative collision avoidance constraints in position and velocity space. Finally, extensive hardware experiments in unknown dynamic environments with all the computation running onboard are presented, with velocities of up to 5.8 m/s, and with relative velocities (with respect to the obstacles) of up to 6.3 m/s. The only sensors used are an IMU, a forward-facing depth camera, and a downward-facing monocular camera.


翻译:本文展示了动态环境中实时感知觉觉(PA)轨迹规划器PANATH(PA) 。 PANTHE 计划轨迹,避免动态障碍,同时将其保留在感官领域(FOV),并尽可能缩小对目标跟踪的模糊度。UAV的旋转和翻译是联合优化的,使UAV能够充分利用多式机器人的差分平面,以最大限度地实现PA的目标。通过Hopf纤维纤维化,暗含地对UAV施加低活性约束,实现实时性能。PANTH能够将FOV7.4和1.4倍的障碍保留在FOV/7.4和PA(PA)中,避免动态障碍,同时将非PA(FO)方法和PA(PA)方法分别调频调翻译和电磁波跟踪。预计速度(因此模糊度)分别减少64%和28 %。这使得PANHTER成功率高达3.3倍,在多式避免IPA目标情景情景下,MVS基础用于在位置和速度空间内设置低保守的避免碰撞碰撞限制。最后的硬件实验实验中,与不为直向前方/正向前,在动态/静压/中进行,向前向前向前,与直向,向前和向前和向前的相对传感器进行,向上进行着层进行。

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