In practical applications, autonomous quadrotors are still facing significant challenges, such as the detection and avoidance of very small and even dynamic obstacles (e.g., tree branches, power lines). In this paper, we propose a compact, integrated, and fully autonomous quadrotor system, which can fly safely in cluttered environments while avoiding dynamic small obstacles. Our quadrotor platform is equipped with a forward-looking three-dimensional (3D) light detection and ranging (lidar) sensor to perceive the environment and an onboard embedded computer to perform all the estimation, mapping, and planning tasks. Specifically, the computer estimates the current pose of the UAV, maintains a local map (time-accumulated point clouds KD-Trees), and computes a safe trajectory using kinodynamic A* search to the goal point. The whole perception and planning system can run onboard at 50Hz with careful optimization. Various indoor and outdoor experiments show that the system can avoid dynamic small obstacles (down to 20mm diameter bar) while flying at 2m/s in cluttered environments. Our codes and hardware design are open-sourced on Github.


翻译:在实际应用中,自主二次钻探器仍面临重大挑战,例如探测和避免极小甚至动态的障碍(如树枝、电线等),例如探测和避免极小的、甚至是动态的障碍(树枝、电线等)。在本文件中,我们提议建立一个紧凑、集成和完全自主的二次钻探系统,该系统可以在杂乱的环境中安全飞行,同时避免动态小障碍。我们的二次钻探平台配备了一个前瞻性三维(3D)光探测和测距(激光)传感器,以感知环境和机载嵌入的计算机,以完成所有估计、绘图和规划任务。具体地说,计算机估计UAV目前的状况,维持一个本地地图(时间累积点云云云 KD-Trees),并用流动动力A* 搜索到目标点,绘制一个安全轨道。整个认知和规划系统可以在50Hz上运行,并仔细优化。各种室内和室实验显示,该系统可以避免动态小障碍(低于20毫米直径巴),同时在封闭环境中飞行2m/s。我们的代码和硬件设计是在Github开源。

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