This paper develops a real-time decentralized metric-semantic Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) approach that leverages a sparse and lightweight object-based representation to enable a heterogeneous robot team to autonomously explore 3D environments featuring indoor, urban, and forested areas without relying on GPS. We use a hierarchical metric-semantic representation of the environment, including high-level sparse semantic maps of object models and low-level voxel maps. We leverage the informativeness and viewpoint invariance of the high-level semantic map to obtain an effective semantics-driven place-recognition algorithm for inter-robot loop closure detection across aerial and ground robots with different sensing modalities. A communication module is designed to track each robot's observations and those of other robots within the communication range. Such observations are then used to construct a merged map. Our framework enables real-time decentralized operations onboard robots, allowing them to opportunistically leverage communication. We integrate and deploy our proposed framework on three types of aerial and ground robots. Extensive experimental results show an average localization error of 0.22 meters in position and -0.16 degrees in orientation, an object mapping F1 score of 0.92, and a communication packet size of merely 2-3 megabytes per kilometer trajectory with 1,000 landmarks. The project website can be found at https://xurobotics.github.io/slideslam/.


翻译:本文提出了一种实时去中心化度量-语义同步定位与建图方法,该方法利用稀疏、轻量化的基于物体的环境表示,使异构机器人团队能够在无需全球定位系统的条件下,自主探索包含室内、城市及森林区域的复杂三维环境。我们采用分层的度量-语义环境表示,包括高层稀疏物体模型语义地图与低层体素地图。通过利用高层语义地图的信息丰富性与视角不变性,我们实现了一种高效的语义驱动地点识别算法,用于在不同感知模态的空中与地面机器人之间进行跨机器人闭环检测。本文设计了一个通信模块,用于跟踪各机器人自身及通信范围内其他机器人的观测数据,并利用这些观测构建融合地图。该框架支持机器人在机载设备上实现实时去中心化运行,并能够机会性地利用通信资源。我们将所提框架集成并部署于三类空中与地面机器人平台。大量实验结果表明:系统平均定位误差为位置0.22米、航向角-0.16度,物体建图F1分数达0.92,在包含1000个路标点的每公里轨迹中通信数据包大小仅为2-3兆字节。项目网站详见 https://xurobotics.github.io/slideslam/。

0
下载
关闭预览

相关内容

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。
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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
2+阅读 · 2015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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
S4Net: Single Stage Salient-Instance Segmentation
Arxiv
10+阅读 · 2019年4月10日
Arxiv
30+阅读 · 2019年3月13日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月8日
Arxiv
12+阅读 · 2018年1月28日
VIP会员
最新内容
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天13:30
多智能体协作机制
专知会员服务
0+阅读 · 今天13:26
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:39
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
6+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
9+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
7+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
14+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
10+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
5+阅读 · 4月24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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
2+阅读 · 2015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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员