We present a method for solving the coverage problem with the objective of autonomously exploring an unknown environment under mission time constraints. Here, the robot is tasked with planning a path over a horizon such that the accumulated area swept out by its sensor footprint is maximized. Because this problem exhibits a diminishing returns property known as submodularity, we choose to formulate it as a tree-based sequential decision making process. This formulation allows us to evaluate the effects of the robot's actions on future world coverage states, while simultaneously accounting for traversability risk and the dynamic constraints of the robot. To quickly find near-optimal solutions, we propose an effective approximation to the coverage sensor model which adapts to the local environment. Our method was extensively tested across various complex environments and served as the local exploration algorithm for a competing entry in the DARPA Subterranean Challenge.


翻译:我们提出了一个解决覆盖问题的方法,目的是在飞行任务时间限制下自主探索未知环境。在这里,机器人的任务是规划一条跨地平线的路径,以便其传感器足迹所覆盖的累积区域能够最大化。由于这一问题表明回报属性日益减少,被称为亚模式,我们选择把它设计成一个基于树木的连续决策程序。这一提法使我们能够评估机器人的行动对未来世界覆盖状态的影响,同时计算机器人的可移动风险和动态制约。为了迅速找到接近最佳的解决方案,我们建议对适合当地环境的覆盖传感器模型进行有效近似。我们的方法在各种复杂环境中进行了广泛测试,并成为DARPA Subterranean 挑战竞相进入DARPA Subterrane 挑战的本地探索算法。

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