RealSense camera visual odometry for single and multi-robot planetary exploration

The present paper deals with single and multi-robot system navigation and mapping for planetary exploration purpose. Robots are equipped with a RealSense camera as an odometry device for localization within an unknown exploration environment. The aim of the research is to show the accuracy and reliability in the use of visual odometry to solve the Simultaneous Planning, Localization And Mapping (SPLAM) problem and to build a collective map by means of the information coming from multiple robots. First, a theoretical explanation of the problem and the approach exploited to solve it is given; secondly, experimental results are showed. The research is developed by relying on the Robotic Operating System ROS and in particular on the "rtabmap_ros" package. Experiments are conducted both in an indoor and outdoor environment, testing a single robot as well as a multiple-robot system. Finally, a ground truth experiment exploiting the Leica Total Station is performed to verify the accuracy of the map built with the visual odometry information. The content of the following sections is inspired by the swarm robotics concept; nonetheless, the results here presented are related to a first approximation of the multi-robot exploration problem.

Il contenuto della presente relazione tratta la navigazione e mappatura di singoli e multipli sistemi robotici per l'esplorazione planetaria. I robot sono dotati di una videocamera RealSense usata come strumento odometrico per la localizzazione all'interno di un nuovo ambiente di esplorazione. Lo scopo della ricerca è quello di dimostrare l'accuratezza e l'affidabilità nell'uso dell'odometria di tipo visuale per risolvere il problema della simultanea pianificazione, localizzazione e mappatura (SPLAM) e per generare una mappa globale per mezzo delle informazioni derivanti da più robot. Inizialmente viene data una spiegazione teorica del problema e dell'approccio utilizzato come risoluzione, successivamente, vengono mostrati i risultati sperimentali. La ricerca è svolta facendo affidamento principalmente sul Robotic Operating System (ROS) e in particolare sul pacchetto chiamato "rtabmap_ros". Gli esperimenti vengono condotti sia in un ambiente interno che all'esterno e vengono testati sia un singolo robot che un sistema di più robot. Infine, grazie all'utilizzo della Leica Total Station e al confronto con i risultati da essa ottenuti, viene svolto un esperimento relativo all'accuratezza della mappatura generata tramite le informazioni dell'odometria visuale. Il contenuto delle sezioni successive si ispira al concetto della robotica degli sciami; ciò nonostante, i risultati che vengono presentati sono relativi a una prima approssimazione del problema dell'esplorazione svolta da multipli robot.