[论文解读] Hercules: An Autonomous Logistic Vehicle for Contact-less Goods Transportation During the COVID-19 Outbreak

Tianyu Liu, Qinghai Liao+28 more|arXiv (Cornell University)|Apr 16, 2020

Advanced Manufacturing and Logistics Optimization参考文献 14被引用 9

一句话总结

Hercules 是一款专为新冠疫情期间实现无接触货物运输而设计的自主物流车辆，通过集成感知、规划与控制系统的自主导航技术实现。该系统通过最大限度减少人与人之间的接触，实现安全、无人干预的配送。本文详细介绍了其软硬件配置与算法设计，并提供了公开的演示视频与数据集。

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.

研究动机与目标

• 为解决新冠疫情期间物流领域中减少人与人接触的挑战。
• 设计并实现一款能够在真实环境中安全、无接触运输货物的自主车辆。
• 开发一个集硬件、软件与导航算法于一体的完整系统，实现自主运行。
• 公开提供演示视频与数据集，以支持研究与系统复现。

提出的方法

• 该车辆采用模块化硬件架构，配备用于环境感知的传感器，包括激光雷达与摄像头。
• 通过传感器融合与目标检测算法实现实时障碍物与动态元素识别。
• 采用分层规划框架，基于实时环境数据生成安全且高效的轨迹。
• 通过反馈控制集成定位与路径跟踪，控制算法确保精确的车辆运动跟踪。
• 通过集成感知、规划与控制模块形成闭环系统，实现自主导航。
• 通过实际部署验证系统性能，并公开发布演示视频与数据集，以支持可复现性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何有效部署自主车辆以在疫情期间减少物流领域的人与人接触？
• RQ2 何种软硬件架构可支持在真实环境中实现可靠、无接触的货物运输？
• RQ3 感知、规划与控制组件如何协同工作以确保安全精准的导航？
• RQ4 哪些性能指标可验证系统在动态环境中的可靠性与安全性？
• RQ5 开放数据与视频如何支持自主物流系统的研究与开发？

主要发现

• Hercules 成功实现了通过消除物流链条中直接的人工交互，实现无接触货物运输。
• 该车辆在真实环境下展示了利用集成感知、规划与控制系统实现稳健自主导航的能力。
• 系统的软硬件组件设计具备模块化、可扩展性与实时性能。
• 公开发布数据集与演示视频，以支持进一步研究与系统验证。
• 该解决方案为公共卫生紧急事件期间提供了实用且可部署的传统接触式物流替代方案。
• 该方法凸显了自主车辆在城市配送场景中降低疾病传播风险的可行性。