The area coverage problem is the task of efficiently servicing a given two-dimensional surface using sensors mounted on robots such as unmanned aerial vehicles (UAVs) and unmanned ground vehicles (UGVs). We present a novel formulation for generating coverage routes for multiple capacity-constrained robots, where capacity can be specified in terms of battery life or flight time. Traversing the environment incurs demands on the robot resources, which have capacity limits. The central aspect of our approach is transforming the area coverage problem into a line coverage problem (i.e., coverage of linear features), and then generating routes that minimize the total cost of travel while respecting the capacity constraints. We define two modes of travel: (1) servicing and (2) deadheading, which correspond to whether a robot is performing task-specific actions or not. Our formulation allows separate and asymmetric travel costs and demands for the two modes. Furthermore, the cells computed from cell decomposition, aimed at minimizing the number of turns, are not required to be monotone polygons. We develop new procedures for cell decomposition and generation of service tracks that can handle non-monotone polygons with or without holes. We establish the efficacy of our algorithm on a ground robot dataset with 25 indoor environments and an aerial robot dataset with 300 outdoor environments. The algorithm generates solutions whose costs are 10% lower on average than state-of-the-art methods. We additionally demonstrate our algorithm in experiments with UAVs.


翻译:区域覆盖问题是,利用无人驾驶航空器(无人驾驶航空器)和无人地面飞行器(无人驾驶地面飞行器)等机器人设置的传感器,高效地为特定二维表面提供服务。我们提出了为多个能力受限制的机器人提供覆盖线路的新配方,其容量可以用电池寿命或飞行时间来说明。环境的变化对机器人资源产生需求,而机器人资源有容量限制。我们方法的核心方面是将区域覆盖问题转化为线面覆盖问题(即线性功能的覆盖),然后制定尽可能降低旅行总成本的路线,同时尊重能力限制。我们定义了两种旅行方式:(1)服务;(2)断头,这与机器人是否执行特定任务的行动相对应。我们的配方允许单独和不对称的旅行费用和两种模式的需求。此外,用细胞分解定位计算出的细胞分解器不需要成为单线覆盖问题(即线性功能的覆盖范围),而后再生成服务轨道,从而在尊重能力限制的情况下尽量减少总旅行费用。我们定义了两种模式:(1)服务模式:(1)服务模式和(2)信头路,这与机器人是否执行特定任务的行动方式相对一致。我们用10个平均机器人算算算数据在地面环境上,我们用10个平均机器人算算算算算算算的10。

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