Collaborative SLAM is at the core of perception in multi-robot systems as it enables the co-localization of the team of robots in a common reference frame, which is of vital importance for any coordination amongst them. The paradigm of a centralized architecture is well established, with the robots (i.e. agents) running Visual-Inertial Odometry (VIO) onboard while communicating relevant data, such as e.g. Keyframes (KFs), to a central back-end (i.e. server), which then merges and optimizes the joint maps of the agents. While these frameworks have proven to be successful, their capability and performance are highly dependent on the choice of the VIO front-end, thus limiting their flexibility. In this work, we present COVINS-G, a generalized back-end building upon the COVINS framework, enabling the compatibility of the server-back-end with any arbitrary VIO front-end, including, for example, off-the-shelf cameras with odometry capabilities, such as the Realsense T265. The COVINS-G back-end deploys a multi-camera relative pose estimation algorithm for computing the loop-closure constraints allowing the system to work purely on 2D image data. In the experimental evaluation, we show on-par accuracy with state-of-the-art multi-session and collaborative SLAM systems, while demonstrating the flexibility and generality of our approach by employing different front-ends onboard collaborating agents within the same mission. The COVINS-G codebase along with a generalized front-end wrapper to allow any existing VIO front-end to be readily used in combination with the proposed collaborative back-end is open-sourced. Video: https://youtu.be/FoJfXCfaYDw


翻译:协作式SLAM是多机器人系统感知的核心,它使机器人团队能够在公共参考系中实现协同定位,这对机器人间的任何协调都至关重要。集中式架构的范式已得到充分确立,即机器人(即智能体)在机载运行视觉-惯性里程计(VIO),同时将相关数据(例如关键帧)传输至中央后端(即服务器),由服务器合并并优化各智能体的联合地图。尽管这些框架已被证明是成功的,但其能力和性能高度依赖于VIO前端的选择,从而限制了其灵活性。本文提出COVINS-G,一种基于COVINS框架构建的通用化后端,使得服务器后端能够兼容任意VIO前端,例如具有里程计功能的商用相机(如Realsense T265)。COVINS-G后端采用多相机相对位姿估计算法来计算闭环约束,使系统能够纯粹基于二维图像数据运行。实验评估表明,该方法与当前最先进的多会话及协作式SLAM系统精度相当,同时通过在同一任务中为协作智能体配备不同前端,验证了其灵活性与通用性。COVINS-G代码库及通用化前端封装器已开源,便于任何现有VIO前端与所提协作后端的直接集成使用。视频地址:https://youtu.be/FoJfXCfaYDw

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即时定位与地图构建(SLAM或Simultaneouslocalizationandmapping)是这样一种技术:使得机器人和自动驾驶汽车等设备能在未知环境(没有先验知识的前提下)建立地图,或者在已知环境(已给出该地图的先验知识)中能更新地图,并保证这些设备能在同时追踪它们的当前位置。
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