An autonomous heterogeneous multi-robot system design for early fire detection

İnsan sağlığını ya da güvenliğini tehlikeye atan durumlarda otonom mobil robotların kullanımı giderek artmaktadır. Erken orman yangını tespiti ve mücadelesi buna örnek verilebilecek eylemlerdendir. Bu çalışmada, bu iki uygulamada kullanılmak üzere heterojen, çoklu robot sistemi geliştirilmiştir. Sistem görüş alanı dışındaki nesnelerin tespiti için bir insansız hava aracını ve yangın söndürücü malzemelerin olay yerine taşınması için bir yer aracını kullanır. Önerilen yöntem robotların hareketleri esnasında görece lokalizasyonları için ultra geniş bant (UGB) iletişim ve mesafe ölçme modülü kullanır. Bu amaçla, insansız hava aracı yeni nesil bilgisayarlı görme ve nesne tespiti algoritması olan YOLOv7'yi kullanırken insansız kara aracı engellere çarpmamak ve yolunu bulmak için modifiye edilmiş Vektör Alan Histogramı (VFH+) algoritmasını kullanır. Sistemin yapısal tasarımı, odometri sistemlerine ve haritalama işlemlerine ihtiyaç duymayarak sistem karmaşıklığını azaltarak uygulanabilirliğini artırmaktadır. Bunun yanında, zamanla hatayı biriktiren odometri-tabanlı yaklaşımların aksine, önerilen UGB tabanlı yöntemin uzun süreli operasyonlarda gürbüz olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, yalnızca üç UGB tabanlı mesafe ölçümü ve hava aracı irtifa bilgilerini kullanarak lokalizasyon işlemleri hesaplanmıştır. Tasarlanan sistem hem gerçekçi simülasyonlar üzerinde hem de gerçek deney sistemi üzerinde test edilmiştir. Sonuçlar, sistemin GPS, odometri veya manyetometre kullanmadan, nesne tespit algoritmalarını ve engel tespit sensörlerini günlük uygulamalar için daha da geliştirilerek gerçek hayatta uygulanabileceğini göstermiştir.