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一种用于材料加载任务的自主挖掘机系统

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科学机器人 2021年6月30日:
卷。 6,问题55,EABC3164
DOI:10.1126 / scirrobotics.abc3164

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抽象的

挖掘机广泛用于非结构化环境中的材料处理应用,包括采矿和施工。由于极端条件 - 如摇滚滑动,地面崩溃或过度粉尘,在真实环境中的运行挖掘机可能是挑战性的 - 可能导致死亡和伤害。在这里,我们为材料加载任务提供了一种自主挖掘机系统(AES)。我们的系统可以处理不同的环境,并使用结合感知和规划的架构。我们保险熔断多式化感知传感器,包括LIDAR和摄像机,以及先进的图像增强,材料和纹理分类以及物体检测算法。我们还提出了分层任务和运动规划算法,将基于学习的技术与基于优化的方法相结合,并与感知模块和控制器模块紧密集成。我们在许多复杂的室内和户外场景中评估了Compact和标准挖掘机的AES性能,对应于卸载卡车,废料处理,岩石捕获,桩拆卸和挖沟任务。我们展示了我们的架构提高了效率,自主处理不同的场景。对于长期来说,AES已经部署了真实世界的操作,并且可以在具有挑战性的情况下稳健运行。 AES每种干预达到24小时,即,系统可以连续运行24小时,没有任何人为干预。此外,每小时处理的物料量与经验丰富的人类操作员密切相同。

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