The search for objects of interest in an unknown environment by making data-collection decisions (i.e., active search or active sensing) has robotics applications in many fields, including the search and rescue of human survivors following disasters, detecting gas leaks or locating and preventing animal poachers. Existing algorithms often prioritize the location accuracy of objects of interest while other practical issues such as the reliability of object detection as a function of distance and lines of sight remain largely ignored. An additional challenge is that in many active search scenarios, communication infrastructure may be damaged, unreliable, or unestablished, making centralized control of multiple search agents impractical. We present an algorithm called Noise-Aware Thompson Sampling (NATS) that addresses these issues for multiple ground-based robot agents performing active search considering two sources of sensory information from monocular optical imagery and sonar tracking. NATS utilizes communications between robot agents in a decentralized manner that is robust to intermittent loss of communication links. Additionally, it takes into account object detection uncertainty from depth as well as environmental occlusions. Using simulation results, we show that NATS significantly outperforms existing methods such as information-greedy policies or exhaustive search. We demonstrate the real-world viability of NATS using a photo-realistic environment created in the Unreal Engine 4 game development platform with the AirSim plugin.


翻译:通过作出数据收集决定(即主动搜索或主动遥感),在未知环境中寻找感兴趣的对象,在未知环境中,在很多领域都有机器人应用,包括灾后搜索和救援人类幸存者、发现气体泄漏或发现和防止动物偷猎者;现有的算法往往优先考虑受关注对象的定位准确性,而其他实际问题,如物体探测的可靠性作为距离和视线的功能,仍然大都被忽视;另外一项挑战是,在许多积极的搜索情景中,通信基础设施可能受损、不可靠或尚未建立,使多个搜索代理器的集中控制不切实际。我们提出了一个称为噪音-警报汤普森抽样(NATS)的算法(NATS),用于为从事积极搜索的多个地基机器人代理器解决这些问题,该算出从单向光学图像和声纳跟踪获得的两种感官信息来源。NATS以分散的方式利用机器人代理器之间的通信,以稳健的断断断的通信连接。此外,它考虑到从深度到环境隔离性的物体探测的不确定性。我们通过模拟结果显示,NATS明显超越了现有方法,例如信息-Awardef-deal Streal Streal 4 Streal Stefill sade Stapprefill polistrefill profill profillment Steformill paptal.

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