Flexible and Resource-Efficient Multi-Robot Collaborative Visual-Inertial-Range Localization

里程计 机器人 计算机科学 人工智能 计算机视觉 视觉里程计 滑动窗口协议 移动机器人 同时定位和映射 惯性参考系 转化(遗传学) 惯性测量装置 窗口(计算) 生物化学 化学 物理 量子力学 基因 操作系统
作者
Thien Hoang Nguyen,Thien‐Minh Nguyen,Lihua Xie
出处
期刊:IEEE robotics and automation letters 卷期号:7 (2): 928-935 被引量:29
标识
DOI:10.1109/lra.2021.3136286
摘要

In multi-robot systems, two important research problems are relative localization between the robots and global localization of all robots in a common frame. Traditional methods rely on detecting inter and intra-robot loop closures, which can be restrictive operation-wise since the robot must form loops. Ultra-wideband sensors, which provide direct distance measurements and robot ID, can replace loop closures in many applications. However, existing research on UWB-aided multi-robot state estimation often ignores the odometry drift which leads to inaccurate global position in the long run. In this work, we present a UWB-aided multi-robot localization system that does not rely on loop closure (flexible) and only requires odometry data from neighbors (resource-efficient). We propose a two-stage approach: 1) with a long sliding window, the relative transformation is refined based on range and odometry data, 2) onboard visual-inertial-range data are tightly fused in a short-term sliding window to provide more accurate local and global estimates. Simulation and real-life experiments with two quadrotors show that the system as a whole outperforms previous approaches as well as its individual parts.
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