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Traversing Mars: Cooperative Informative Path Planning to Efficiently Navigate Unknown Scenes

Rockenbauer, Friedrich M. und Lim, Jaeyoung und Müller, Marcus Gerhard und Siegwart, Roland und Schmid, Lukas (2024) Traversing Mars: Cooperative Informative Path Planning to Efficiently Navigate Unknown Scenes. IEEE Robotics and Automation Letters, Seiten 1-8. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2024.3513036. ISSN 2377-3766.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10783051

Kurzfassung

The ability to traverse an unknown environment is crucial for autonomous robot operations. However, due to the limited sensing capabilities and system constraints, approaching this problem with a single robot agent can be slow, costly, and unsafe. For example, in planetary exploration missions, the wear on the wheels of a rover from abrasive terrain should be minimized at all costs as reparations are infeasible. On the other hand, utilizing a scouting robot such as a micro aerial vehicle (MAV) has the potential to reduce wear and time costs and increase safety of a follower robot. This work proposes a novel cooperative informative path planning (IPP) framework that allows a scout (e.g., an MAV) to efficiently explore the minimum-cost-path for a follower (e.g., a rover) to reach the goal. We derive theoretical guarantees for our algorithm, and prove that the algorithm always terminates, always finds the optimal path if it exists, and terminates early when the found path is shown to be optimal or infeasible. We show in thorough experimental evaluation that the guarantees hold in practice, and that our algorithm is 22.5% quicker to find the optimal path and 15% quicker to terminate compared to existing methods.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/211806/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Traversing Mars: Cooperative Informative Path Planning to Efficiently Navigate Unknown Scenes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Rockenbauer, Friedrich M.NICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0003-2150-5537NICHT SPEZIFIZIERT
Lim, JaeyoungAutonomous Systems Lab, ETH Zurichhttps://orcid.org/0000-0002-5695-4511NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, Marcus GerhardMarcus.Mueller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4283-6693NICHT SPEZIFIZIERT
Siegwart, RolandNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-2760-7983NICHT SPEZIFIZIERT
Schmid, LukasNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-3961-8145NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 Dezember 2024
Erschienen in:IEEE Robotics and Automation Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/LRA.2024.3513036
Seitenbereich:Seiten 1-8
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2377-3766
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Path Planning
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Planetare Exploration
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Perzeption und Kognition
Hinterlegt von: Strobl, Dr.-Ing. Klaus H.
Hinterlegt am:14 Jan 2025 14:50
Letzte Änderung:14 Jan 2025 14:50

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