The Mohamed Bin Zayed International Robotics Challenge (MBZIRC) 2020 posed diverse challenges for unmanned aerial vehicles (UAVs). We present our four tailored UAVs, specifically developed for individual aerial-robot tasks of MBZIRC, including custom hardware- and software components. In Challenge 1, a target UAV is pursued using a high-efficiency, onboard object detection pipeline to capture a ball from the target UAV. A second UAV uses a similar detection method to find and pop balloons scattered throughout the arena. For Challenge 2, we demonstrate a larger UAV capable of autonomous aerial manipulation: Bricks are found and tracked from camera images. Subsequently, they are approached, picked, transported, and placed on a wall. Finally, in Challenge 3, our UAV autonomously finds fires using LiDAR and thermal cameras. It extinguishes the fires with an onboard fire extinguisher. While every robot features task-specific subsystems, all UAVs rely on a standard software stack developed for this particular and future competitions. We present our mostly open-source software solutions, including tools for system configuration, monitoring, robust wireless communication, high-level control, and agile trajectory generation. For solving the MBZIRC 2020 tasks, we advanced the state of the art in multiple research areas like machine vision and trajectory generation. We present our scientific contributions that constitute the foundation for our algorithms and systems and analyze the results from the MBZIRC competition 2020 in Abu Dhabi, where our systems reached second place in the Grand Challenge. Furthermore, we discuss lessons learned from our participation in this complex robotic challenge.


翻译:穆罕默德·本·扎耶德国际机器人挑战(MBZIRC)2020年对无人驾驶飞行器(UAVs)提出了多种挑战。我们展示了四部专门为MBZIRC个人空中机器人任务而设计的特制无人驾驶飞行器(UAV),包括定制硬件和软件组件。在挑战1中,一个目标无人驾驶飞行器正在使用高效的机载物体探测管道,从目标UAV中捕捉球。第二个无人驾驶飞行器使用类似的探测方法查找和弹出散落在全场的气球。关于挑战2,我们展示了一种更大型的具有自主空中操纵能力的机器人:发现并用相机图像跟踪。随后,我们接触到、挑选、运输并放置在墙上。最后,在挑战3中,我们无人驾驶飞行器自主地发现使用LIDAR和热摄像头的火力。它用机探测管道将大火扑灭火。尽管每个机器人都有特定子系统,但所有无人驾驶飞行器都依赖为这一特定和未来的竞争而开发的标准软件堆。我们展示了最开放的软件解决方案解决方案,包括系统配置工具、监测、强无线通信通信、高频通信通信、高频通信、高频路路路路路路路路路段控制和轨道,这是我们当今的机器人生成系统。

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