[논문 리뷰] Hercules: An Autonomous Logistic Vehicle for Contact-less Goods Transportation During the COVID-19 Outbreak

Tianyu Liu, Qinghai Liao외 28명|arXiv (Cornell University)|2020. 04. 16.

Advanced Manufacturing and Logistics Optimization참고 문헌 14인용 수 9

한 줄 요약

Hercules는 코로나19 패닉 기간 동안 접촉 없는 물류 운송을 위해 설계된 자율 주행 물류 차량으로, 통합된 인식, 계획 수립 및 제어 시스템을 통해 자율 주행을 구현한다. 이 시스템은 사람 간 접촉을 최소화하여 안전하고 인명이 없는 배송을 가능하게 하며, 논문에서는 하드웨어, 소프트웨어 및 알고리즘을 상세히 기술하고, 공개된 시연 영상과 데이터셋을 제공한다.

ABSTRACT

Since December 2019, the coronavirus disease 2019 (COVID-19) has spread rapidly across China. As at the date of writing this article, the disease has been globally reported in 100 countries, infected over 100,000 people and caused over 3,000 deaths. Avoiding person-to-person transmission is an effective approach to control and prevent the epidemic. However, many daily activities, such as logistics transporting goods in our daily life, inevitably involve person-to-person contact. To achieve contact-less goods transportation, using an autonomous logistic vehicle has become the preferred choice. This article presents Hercules, an autonomous logistic vehicle used for contact-less goods transportation during the outbreak of COVID-19. The vehicle is designed with autonomous navigation capability. We provide details on the hardware and software, as well as the algorithms to achieve autonomous navigation including perception, planning and control. This paper is accompanied by a demonstration video and a dataset, which are available here: this https URL.

연구 동기 및 목표

• 코로나19 패닉 기간 동안 물류 분야에서 사람 간 접촉을 최소화하는 데 도전하는 것.
• 실생활 환경에서 안전하고 접촉 없는 물품 운반을 수행할 수 있는 자율 주행 차량을 설계하고 구현하는 것.
• 자율 운행을 위한 하드웨어, 소프트웨어 및 주행 알고리즘을 통합한 완전한 시스템을 개발하는 것.
• 연구 및 재현을 지원하기 위해 시연 영상과 데이터셋을 개방형으로 제공하는 것.

제안 방법

• 환경 인식을 위한 센서를 갖춘 모듈식 하드웨어 아키텍처를 사용한다. 이에는 라이다와 카메라가 포함된다.
• 실시간 환경 데이터 기반으로 장애물과 동적 요소를 식별하기 위해 센서 융합 및 객체 탐지 알고리즘을 통해 인식을 수행한다.
• 실시간 환경 데이터를 기반으로 안전하고 효율적인 경로를 생성하기 위해 계층적 계획 수립 프레임워크를 사용한다.
• 로컬라이제이션 및 경로 추적을 통합하여 피드백 제어를 통해 정밀한 차량 운동 추적을 보장하는 제어 알고리즘을 적용한다.
• 통합된 인식, 계획 수립 및 제어 모듈이 폐쇄 루프 시스템에서 작동함으로써 자율 주행을 가능하게 한다.
• 실생활 배포를 통해 시스템을 검증하였으며, 재현 가능성을 위해 시연 영상과 데이터셋을 공개하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 팬데믹 기간 동안 자율 주행 차량을 효과적으로 도입하여 물류 분야에서 사람 간 접촉을 줄일 수 있는가?
• RQ2 실생활 환경에서 신뢰성 있고 접촉 없는 물품 운반을 가능하게 하는 하드웨어 및 소프트웨어 아키텍처는 무엇인가?
• RQ3 인식, 계획 수립 및 제어 구성 요소가 안전하고 정확한 주행을 보장하기 위해 어떻게 통합되는가?
• RQ4 다양한 환경에서 시스템의 신뢰성과 안정성을 검증하기 위한 성능 지표는 무엇인가?
• RQ5 개방형 데이터와 영상 자료는 자율 물류 시스템의 연구 및 개발을 어떻게 지원할 수 있는가?

주요 결과

• Hercules는 물류 체계 내에서 직접적인 인간 상호작용을 제거함으로써 접촉 없는 물품 운반을 성공적으로 실현하였다.
• 실생활 조건에서 통합된 인식, 계획 수립 및 제어 시스템을 통해 강력한 자율 주행 능력을 입증하였다.
• 시스템의 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소는 모듈성, 확장성 및 실시간 성능을 고려해 설계되었다.
• 추후 연구 및 시스템 검증을 지원하기 위해 공개된 데이터셋과 시연 영상 자료를 제공하였다.
• 공중 보건 급성 사태 기간 동안 전통적인 접촉 기반 물류의 실용적이고 구현 가능한 대안을 제공하였다.
• 이러한 접근은 도시 배송 시나리오에서 질병 전파 위험을 줄이기 위한 자율 주행 차량의 실현 가능성을 입증한다.