This paper develops a real-time decentralized metric-semantic Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) approach that leverages a sparse and lightweight object-based representation to enable a heterogeneous robot team to autonomously explore 3D environments featuring indoor, urban, and forested areas without relying on GPS. We use a hierarchical metric-semantic representation of the environment, including high-level sparse semantic maps of object models and low-level voxel maps. We leverage the informativeness and viewpoint invariance of the high-level semantic map to obtain an effective semantics-driven place-recognition algorithm for inter-robot loop closure detection across aerial and ground robots with different sensing modalities. A communication module is designed to track each robot's own observations and those of other robots whenever communication links are available. Such observations are then used to construct a merged map. Our framework enables real-time decentralized operations onboard robots, allowing them to opportunistically leverage communication. We integrate and deploy our proposed framework on three types of aerial and ground robots. Extensive experimental results show an average inter-robot localization error of approximately 20 cm in position and 0.2 degrees in orientation, an object mapping F1 score consistently over 0.9, and a communication packet size of merely 2-3 megabytes per kilometer trajectory with as many as 1,000 landmarks. The project website can be found at https://xurobotics.github.io/slideslam/.


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即时定位与地图构建(SLAM或Simultaneouslocalizationandmapping)是这样一种技术:使得机器人和自动驾驶汽车等设备能在未知环境(没有先验知识的前提下)建立地图,或者在已知环境(已给出该地图的先验知识)中能更新地图,并保证这些设备能在同时追踪它们的当前位置。
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