Autonomous Navigation and Mapping for Inspection of Penstocks and Tunnels With MAVs

Entwickelt Schätzung, Regelung, Navigation und Kartierung, damit ein Multikopter mit Bordsensorik Druckrohrleitungen und Tunnel von Staudämmen ohne GPS oder externe Kameras autonom inspizieren kann. Druckrohrleitungen sind dunkle, merkmalsarme verallgemeinerte Zylinder, in denen Entfernungssensoren allein nicht ausreichen und Kameras in der Dunkelheit Schwierigkeiten haben. Die Fusion von IMU, Lidar und Kameras liefert Pose und Geschwindigkeit mit 6 Freiheitsgraden; dieser Letter beschreibt den entfernungsbasierten Teil, der nur ein Modell des verallgemeinerten Zylinders voraussetzt und Formänderungen toleriert. Validiert wurde er in einer Druckrohrleitung am Center Hill Dam, Tennessee.

Zentrale Ergebnisse

• 6-DOF pose and velocity estimated by fusing IMU, lidar and cameras
• Range-based estimator needs only a generalized-cylinder model and is robust to tunnel shape changes
• Authors report the first autonomous navigation and mapping in a penstock without external infrastructure (Center Hill Dam, TN)

Grenzen

• Abstract only reviewed
• Estimator tailored to cylinder-like geometry; vision part described in earlier work
• Shared control (human in the loop) was part of the demonstration