L’équipe de recherche sur l’exploration autonome a développé une suite de systèmes robotiques et de planificateurs permettant aux robots d’explorer plus rapidement, de sonder les coins les plus sombres d’environnements inconnus et de créer des cartes plus précises et détaillées. Les systèmes permettent aux robots de faire tout cela de manière autonome, de trouver leur chemin et de créer une carte sans intervention humaine.

« Vous pouvez l’installer dans n’importe quel environnement, comme un grand magasin ou un immeuble résidentiel après une catastrophe, et c’est parti », a déclaré Ji Zhang, scientifique des systèmes à l’Institut de robotique. « Il construit la carte en temps réel, et pendant qu’il explore, il détermine où il veut aller ensuite. Vous pouvez tout voir sur la carte. Vous n’avez même pas besoin d’entrer dans l’espace. Laissez simplement les robots explorer et cartographier l’environnement. »

L’équipe travaille sur des systèmes d’exploration depuis plus de trois ans. Ils ont exploré et cartographié plusieurs mines souterraines, un parking, le centre universitaire de Cohon et plusieurs autres emplacements intérieurs et extérieurs sur le campus de la CMU. Les ordinateurs et les capteurs du système peuvent être attachés à presque n’importe quelle plate-forme robotique, la transformant en un explorateur moderne. Le groupe utilise un fauteuil roulant motorisé modifié et des drones pour la plupart de ses tests.

Les robots peuvent explorer en trois modes en utilisant les systèmes du groupe. Dans un mode, une personne peut contrôler les mouvements et la direction du robot tandis que des systèmes autonomes l’empêchent de s’écraser contre les murs, les plafonds ou d’autres objets. Dans un autre mode, une personne peut sélectionner un point sur une carte et le robot naviguera jusqu’à ce point. Le troisième mode est l’exploration pure. Le robot part seul, explore tout l’espace et crée une carte.

« Il s’agit d’un système très flexible à utiliser dans de nombreuses applications, de la livraison à la recherche et au sauvetage », a déclaré Howie Choset, professeur à l’Institut de robotique.

Le groupe a combiné un capteur lidar à balayage 3D, une caméra frontale et des capteurs d’unité de mesure inertielle avec un algorithme d’exploration pour permettre au robot de savoir où il se trouve, où il a été et où il devrait aller ensuite. Les systèmes résultants sont nettement plus efficaces que les approches précédentes, créant des cartes plus complètes tout en réduisant de moitié le temps d’exécution de l’algorithme.

Les nouveaux systèmes fonctionnent dans des conditions de faible luminosité et dangereuses où la communication est inégale, comme des grottes, des tunnels et des structures abandonnées. Une version du système d’exploration du groupe a propulsé Team Explorer, une entrée de la CMU et de l’Oregon State University dans le Subterranean Challenge de la DARPA. Team Explorer s’est classé quatrième dans la compétition finale, mais a remporté le prix du plus grand nombre de secteurs explorés pour avoir tracé une plus grande partie de l’itinéraire que toute autre équipe.

« Tout notre travail est open source. Nous ne retenons rien. Nous voulons renforcer la société avec les capacités de construire des robots d’exploration autonomes », a déclaré Chao Cao, titulaire d’un doctorat. étudiant en robotique et opérateur principal pour Team Explorer. « C’est une capacité fondamentale. Une fois que vous l’avez, vous pouvez faire beaucoup plus. »

Vidéo : https://youtu.be/pNtC3Twx_2w