Autonomous mobile robots should be aware of their situation, understood as a comprehensive understanding of the environment along with the estimation of its own state, to successfully make decisions and execute tasks in natural environments. 3D scene graphs are an emerging field of research with great potential to represent these situations in a joint model comprising geometric, semantic and relational/topological dimensions. Although 3D scene graphs have already been utilized for this, further research is still required to effectively deploy them on-board mobile robots. To this end, we present in this paper a real-time online built Situational Graphs (S-Graphs), composed of a single graph representing the environment, while simultaneously improving the robot pose estimation. Our method utilizes odometry readings and planar surfaces extracted from 3D LiDAR scans, to construct and optimize in real-time a three layered S-Graph that includes a robot tracking layer where the robot poses are registered, a metric-semantic layer with features such as planar walls and our novel topological layer constraining higher-level features such as corridors and rooms. Our proposal does not only demonstrate state-of-the-art results for pose estimation of the robot, but also contributes with a metric-semantic-topological model of the environment


翻译:自主移动机器人应该了解他们的状况,并被理解为对环境的全面了解,同时估计自己的状态,以便成功地在自然环境中作出决定和执行任务。 3D场景图是一个新兴的研究领域,极有可能在由几何、语义和关系/地形学层面组成的联合模型中代表这些情况。虽然已经为此使用了3D场景图,但仍需进一步研究才能有效地在机上部署他们。为此,我们在本文件中提供了实时在线构建的情景图(S-Graphs),由代表环境的单一图表组成,同时改进机器人的构成估计。我们的方法使用3DLIDAR扫描中提取的odograph读数和平面,实时建造和优化一个三层S-Graph,其中包括一个机器人定位的机器人跟踪层,一个具有诸如平面墙和我们新型的地形图层,以限制诸如走廊和房间等更高层次的特征。我们的建议不仅用3DLDAR扫描仪仪图,而且用模型来展示一个状态的模型,而且用模型来展示了模型式环境的模型。

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