Autonomous Visual Assistance for Robot Operations Using a Tethered UAV
Autonomous Visual Assistance for Robot Operations Using a Tethered UAV
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使用系留无人机为机器人操作提供自主视觉辅助
DOI：
10.1007/978-981-15-9460-1_2
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Murphy, R.R.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xiao, X.;Dufek, J.;Murphy, R.R.
本文开发了一种自主系留空中视觉助手，用于在非结构化或受限环境中进行机器人操作。由于缺乏足够的态势感知，远程环境中的机器人远程操作很困难，这主要是由于视野固定且有限以及机器人机载摄像头缺乏深度感知造成的。这种实践的新兴状态是使用两个机器人，一个主机器人和一个辅助机器人，充当视觉助手，通过提供外部视点来克服机载传感器的感知限制。然而，使用远程操作视觉助手时存在问题：额外的人力、手动选择的次优视点以及主要和次要操作员之间的额外团队合作需求。在这项工作中，我们使用自主系留空中视觉助理来代替辅助机器人和操作员，将人机比例从 2:2 减少到 1:2。该视觉助手能够以具有风险意识的方式在非结构化或密闭空间中自主导航，同时持续保持良好的视点质量，以提高主要操作员的态势感知能力。通过拟议的协作机器人团队，核行动、拆弹小组、灾难机器人和其他具有新任务或高度闭塞环境的领域的远程操作任务可以受益于减少的人力和团队合作需求，以及基于杂乱环境中可靠的风险意识运动的视觉辅助质量的提高。
This paper develops an autonomous tethered aerial visual assistant for robot operations in unstructured or confined environments. Robotic tele-operation in remote environments is difficult due to the lack of sufficient situational awareness, mostly caused by stationary and limited field-of-view and lack of depth perception from the robot’s onboard camera. The emerging state of the practice is to use two robots, a primary and a secondary that acts as a visual assistant to overcome the perceptual limitations of the onboard sensors by providing an external viewpoint. However, problems exist when using a tele-operated visual assistant: extra manpower, manually chosen suboptimal viewpoint, and extra teamwork demand between primary and secondary operators. In this work, we use an autonomous tethered aerial visual assistant to replace the secondary robot and operator, reducing the human-robot ratio from 2:2 to 1:2. This visual assistant is able to autonomously navigate through unstructured or confined spaces in a risk-aware manner, while continuously maintaining good viewpoint quality to increase the primary operator’s situational awareness. With the proposed co-robots team, tele-operation missions in nuclear operations, bomb squad, disaster robots, and other domains with novel tasks or highly occluded environments could benefit from reduced manpower and teamwork demand, along with improved visual assistance quality based on trustworthy risk-aware motion in cluttered environments.
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