As mobile robots become more ubiquitous, their deployments grow across use cases where GNSS positioning is either unavailable or unreliable. This has led to increased interest in multi-modal relative localization methods. Complementing onboard odometry, ranging allows for relative state estimation, with ultra-wideband (UWB) ranging having gained widespread recognition due to its low cost and centimeter-level out-of-box accuracy. Infrastructure-free localization methods allow for more dynamic, ad-hoc, and flexible deployments, yet they have received less attention from the research community. In this work, we propose a cooperative relative multi-robot localization where we leverage inter-robot ranging and simultaneous spatial detections of objects in the environment. To achieve this, we equip robots with a single UWB transceiver and a stereo camera. We propose a novel Monte-Carlo approach to estimate relative states by either employing only UWB ranges or dynamically integrating simultaneous spatial detections from the stereo cameras. We also address the challenges for UWB ranging error mitigation, especially in non-line-of-sight, with a study on different LSTM networks to estimate the ranging error. The proposed approach has multiple benefits. First, we show that a single range is enough to estimate the accurate relative states of two robots when fusing odometry measurements. Second, our experiments also demonstrate that our approach surpasses traditional methods such as multilateration in terms of accuracy. Third, to increase accuracy even further, we allow for the integration of cooperative spatial detections. Finally, we show how ROS 2 and Zenoh can be integrated to build a scalable wireless communication solution for multi-robot systems. The experimental validation includes real-time deployment and autonomous navigation based on the relative positioning method.


翻译:随着移动机器人的普及,它们的部署在GNSS定位不可用或不可靠的用例中增长。这导致了对多模式相对定位方法的兴趣增加。为了补充板载里程计,测距允许相对状态估计,其中超宽带(UWB)测距因其低成本和厘米级开箱即用的精度而得到广泛认可。无基础设施的定位方法允许更加动态、即席和灵活的部署,但它们受到研究界的较少关注。在这项工作中,我们提出了一种合作相对多机器人定位,在这种定位中,我们利用机器人之间的测距和环境中物体的同时空间检测。为了实现这一点,我们为机器人配备了一个单独的UWB发射器和一个立体相机。我们提出了一种新颖的蒙特卡罗方法来估计相对状态,通过仅使用UWB范围或动态集成立体相机的同时空间检测来实现。我们还解决了UWB测距误差缓解的挑战,特别是在非直视情况下,使用不同的LSTM网络来估计测距误差。所提出的方法有多个优点。首先,我们表明当融合里程计测量时,单个范围足以估计两个机器人的准确相对状态。其次,我们的实验还表明,我们的方法在精度方面超过了传统的多边测距方法。第三,为了进一步提高精度,我们允许集成合作空间检测。最后,我们展示了如何集成ROS 2和Zenoh来构建多机器人系统的可扩展无线通信解决方案。实验验证包括基于相对定位方法的实时部署和自主导航。

0
下载
关闭预览

相关内容

VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
【泡泡一分钟】用于视角可变重定位的语义地图构建
泡泡机器人SLAM
19+阅读 · 2019年10月21日
【泡泡一分钟】通过学习轮式里程计和IMU误差的定位
泡泡机器人SLAM
132+阅读 · 2019年9月12日
【泡泡一分钟】用于评估视觉惯性里程计的TUM VI数据集
泡泡机器人SLAM
11+阅读 · 2019年1月4日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月30日
Arxiv
12+阅读 · 2021年6月21日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
【泡泡一分钟】用于视角可变重定位的语义地图构建
泡泡机器人SLAM
19+阅读 · 2019年10月21日
【泡泡一分钟】通过学习轮式里程计和IMU误差的定位
泡泡机器人SLAM
132+阅读 · 2019年9月12日
【泡泡一分钟】用于评估视觉惯性里程计的TUM VI数据集
泡泡机器人SLAM
11+阅读 · 2019年1月4日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员