Autonomous navigation in unknown environments with obstacles remains challenging for micro aerial vehicles (MAVs) due to their limited onboard computing and sensing resources. Although various collision avoidance methods have been developed, it is still possible for drones to collide with unobserved obstacles due to unpredictable disturbances, sensor limitations, and control uncertainty. Instead of completely avoiding collisions, this article proposes Air Bumper, a collision detection and reaction framework, for fully autonomous flight in 3D environments to improve the safety of drones. Our framework only utilizes the onboard inertial measurement unit (IMU) to detect and estimate collisions. We further design a collision recovery control for rapid recovery and collision-aware mapping to integrate collision information into general LiDAR-based sensing and planning frameworks. Our simulation and experimental results show that the quadrotor can rapidly detect, estimate, and recover from collisions with obstacles in 3D space and continue the flight smoothly with the help of the collision-aware map.


翻译:在未知环境中自主导航并规避障碍物对微型飞行器(MAV)而言仍具挑战性,这主要受限于其机载计算与传感资源。尽管已开发出多种避障方法,但由于不可预测的干扰、传感器局限以及控制不确定性,无人机仍可能与非观测障碍物发生碰撞。本文并非主张完全避免碰撞,而是提出一种名为Air Bumper的碰撞检测与反应框架,用于实现3D环境下的全自主飞行,从而提升无人机的安全性。本框架仅利用机载惯性测量单元(IMU)来检测并估计碰撞。我们进一步设计了碰撞恢复控制以实现快速恢复,并构建了碰撞感知映射模块,将碰撞信息集成至通用的LiDAR传感与规划框架中。仿真与实验结果表明,四旋翼飞行器能够快速检测、估计并恢复与3D空间中障碍物的碰撞,并借助碰撞感知地图平滑地继续飞行。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
2+阅读 · 6月2日
《反无人机系统传感器融合》90页报告
专知会员服务
6+阅读 · 6月2日
运用人工智能与卫星通信驱散“战争迷雾”
专知会员服务
2+阅读 · 6月2日
综述 | OPSD:大语言模型的在线策略自蒸馏
专知会员服务
4+阅读 · 6月1日
帕兰蒂尔Maven:军事人工智能的新纪元
专知会员服务
8+阅读 · 6月1日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员