Exploration and mapping of unknown environments is a fundamental task in applications for autonomous robots. In this article, we present a complete framework for deploying MAVs in autonomous exploration missions in unknown subterranean areas. The main motive of exploration algorithms is to depict the next best frontier for the robot such that new ground can be covered in a fast, safe yet efficient manner. The proposed framework uses a novel frontier selection method that also contributes to the safe navigation of autonomous robots in obstructed areas such as subterranean caves, mines, and urban areas. The framework presented in this work bifurcates the exploration problem in local and global exploration. The proposed exploration framework is also adaptable according to computational resources available onboard the robot which means the trade-off between the speed of exploration and the quality of the map can be made. Such capability allows the proposed framework to be deployed in a subterranean exploration, mapping as well as in fast search and rescue scenarios. The overall system is considered a low-complexity and baseline solution for navigation and object localization in tunnel-like environments. The performance of the proposed framework is evaluated in detailed simulation studies with comparisons made against a high-level exploration-planning framework developed for the DARPA Sub-T challenge as it will be presented in this article.


翻译:探索算法的主要动机是描述机器人的下一个最佳前沿,以便能够以快速、安全、高效的方式覆盖新的地面。拟议框架使用一种新的前沿选择方法,该方法也有助于自主机器人在地下洞穴、矿山和城市地区等障碍区域的安全航行。本工作框架提出的框架将地方和全球勘探的勘探问题结合起来。拟议的勘探框架还根据机器人上现有的计算资源进行调整,这意味着在勘探速度和地图质量之间进行权衡。这种能力使得拟议的框架能够部署在地下勘探、绘图以及快速搜索和救援情景中。总体系统被视为在类似隧道环境中航行和物体定位的低兼容性和基线解决方案。拟议框架的执行情况将在详细模拟研究中加以评价,并比照高水平勘探规划框架进行比较。

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