Forskningsarenan Terra Robotics

Terra Robotics Research Arena är en forskningsinfrastruktur vid Linköpings universitet för kontrollerade experiment med autonoma och samverkande robotsystem. Den erbjuder en strukturerad inomhusmiljö där robotikplattformar kan utvecklas, testas och utvärderas med hög noggrannhet och repeterbarhet.

En central del är ett rörelsefångstsystem som gör det möjligt att följa flera agenter i realtid. Det stödjer detaljerad analys, benchmarking och validering av algoritmer för navigation, koordination och styrning. Arenan agerar stöd genom hela arbetsflödet, från prototypframtagning och systemintegration till kontrollerad testning och datainsamling.

Arenan stödjer experimentell forskning och utveckling inom:

Autonomi och flerrobotsystem

• Autonom perception, beslutsfattande och styrning i distribuerade och nätverksbaserade robotsystem
• Koordination av flerrobotsystem och svärmar för samverkande avkänning och handling
  
  

Experiment och validering

• Rörelsespårning med hög precision och insamling av grunddata
• Benchmarking av perception, planering och styrning
• Snabba och repeterbara experiment
• Integration av heterogena robotsystem
• Validering av robotsystem utanför kontrollerade inomhusmiljöer

Arenan erbjuder inomhusmiljöer för kontrollerade experiment samt stödjande infrastruktur för systemintegration och fältförsök.

Arenan omfattar:

• Inomhusyta för testning av robotsystem
• Ett Vicon-system för rörelsefångst med 16 kameror, som täcker cirka 12 × 12 × 5 meter och ger positions- och orienteringsbestämning i realtid med upp till 250 Hz samt noggrannhet på under en millimeter och under en grad
• Stöd för synkroniserade experiment med flera agenter och insamling av grunddata
• Anpassad trådlös kommunikationsinfrastruktur som stödjer drift inomhus, utomhus och på distans. Den möjliggör koordinerade och samtidiga experiment på flera platser med Wi-Fi, LTE/5G och VPN-baserad uppkoppling
• Stöd för fältförsök, inklusive transport, uppställning och drift av robotsystem vid experiment utomhus, till exempel Ford Transit
  ​

Utrustning för prototypframtagning och utveckling omfattar:

• 3D printning
• CNC-bearbetning
• Electronikarbetsplatser och lödutrustning
• Arbetsyta för systemintegration

Terra Robotics Research Arena ger tillgång till en varierad uppsättning av robotplattformar. Den stödjer experiment i varierande skalor och med olika typer av system, både flygande och markbaserade. Den kontrollerade inomhusmiljön möjliggör testning och validering med hög precision, där resultaten kan överföras till verkliga miljöer.

Flygande plattformar

Arenan omfattar ett brett urval av flygande robotplattformar för forskning och utveckling.

Flera Crazyflie-system stödjer inomhusexperiment med svärmar och spårning med hög precision. Flera Holybro S500 v2-plattformar med Pixhawk-autopilot ger flexibla konfigurationer för prototypframtagning och algoritmutveckling.

Kompakta UAV:er som DJI Mavic 3 Enterprise och DJI Mini 4 Pro används för perception och kartläggning.

En flotta av DJI Matrice 100-plattformar och flera DJI Matrice 300 RTK-system stödjer avancerad autonomi och sensorintegration.

DJI Matrice 600 ger möjlighet till tyngre lyft, medan Yamaha RMAX-system stödjer experiment i större skala.

Markbaserade plattformar

Arenan omfattar även markbaserade robotsystem för experiment med heterogena system och system som verkar i flera domäner.

Ett Boston Dynamics Spot-system med robotarm, LiDAR (EAP-2) och anpassad databehandling ombord stödjer inspektions- och karteringsuppgifter.

En Clearpath Husky-plattform utrustad med IMU, GPS, djupkamera och Velodyne LiDAR möjliggör robusta experiment inom lokalisering och navigation.

Tillsammans möjliggör plattformarna integrerade experiment inom heterogen robotik, inklusive samverkan mellan luftburna och markbaserade system samt distribuerad avkänning.

Integrerade sensorer och system ombord

De flesta plattformar är utrustade med anpassade datorsystem ombord med LTE- och Wi-Fi-uppkoppling. Det möjliggör realtidsbearbetning, kommunikation och distribuerade experiment.

DJI Matrice 300 RTK-plattformarna stödjer avancerade nyttolaster som Zenmuse H20T, Zenmuse P1 och Zenmuse L1. Yamaha RMAX-systemen omfattar anpassade nyttolaster med färg- och värmesensorer samt databehandling ombord.

Plattformarna är integrerade genom en gemensam arkitektur baserad på ROS 2, vilket möjliggör modulär utveckling och skalbar användning av flera robotar. Infrastrukturen omfattar även flera simuleringsmiljöer som är skräddarsydda till specifika forskningsområden och stödjer både ren simulering och hardware-in-the-loop experiment.

Anpassade system ombord stödjer realtidsbearbetning och kommunikation. Arkitekturen har huvudsakligen utvecklats av AILAB, en del av Avdelningen för artificiell intelligens och integrerade datorsystem (AIICS) vid Linköpings universitet, och bygger på forskning inom autonoma intelligenta system sedan början av 2000-talet.