In this paper, we propose a solution for legged robot localization using architectural plans. Our specific contributions towards this goal are several. Firstly, we develop a method for converting the plan of a building into what we denote as an architectural graph (A-Graph). When the robot starts moving in an environment, we assume it has no knowledge about it, and it estimates an online situational graph representation (S-Graph) of its surroundings. We develop a novel graph-to-graph matching method, in order to relate the S-Graph estimated online from the robot sensors and the A-Graph extracted from the building plans. Note the challenge in this, as the S-Graph may show a partial view of the full A-Graph, their nodes are heterogeneous and their reference frames are different. After the matching, both graphs are aligned and merged, resulting in what we denote as an informed Situational Graph (iS-Graph), with which we achieve global robot localization and exploitation of prior knowledge from the building plans. Our experiments show that our pipeline shows a higher robustness and a significantly lower pose error than several LiDAR localization baselines.


翻译:本文提出了一种利用建筑平面图实现足式机器人定位的解决方案。为实现此目标,我们作出了以下具体贡献:首先,开发了一种将建筑平面图转换为"建筑图"(A-Graph)的方法。当机器人在未知环境中运动时,我们假设其不具备任何环境先验知识,并在线估计环境中的"情境图"(S-Graph)表征。为建立机器人传感器在线估计的S-Graph与建筑平面图提取的A-Graph之间的关联,我们提出了一种新型图匹配方法。此方法的挑战在于:S-Graph可能仅呈现完整A-Graph的局部视图,两者节点类型异构且参考坐标系不同。经过图匹配后,两张图被对齐融合,形成我们称之为"增强情境图"(iS-Graph)的复合结构,从而实现全局机器人定位并利用建筑平面图的先验知识。实验表明,与多种激光雷达定位基线方法相比,本方案具有更高的鲁棒性和显著更低的位姿误差。

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