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群制御arXiv:2609.11382

SwarmNxt:高速・機敏な空中スワームのためのオープンソースソフトウェア・ハードウェア基盤

SwarmNxt: Open-source Software-Hardware Platform for Fast and Agile Aerial Swarms

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オープンソースのドローンOmniNxt上に構築した、空中ロボット群の自律ナビゲーションを実現するソフトウェア基盤。組み立て手順や並列デプロイツール、ROS 2ベースの制御・計画・深度推定を統合し、6機のスワーム実験で検証した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- オープンソースのソフトウェア・ハードウェアプラットフォーム「SwarmNxt」を提案。 - ドローンの群知能による自律ナビゲーションを実現するための基盤。 - OmniNxtドローンをベースに、ハードウェア組み立て手順、並列展開ツール、ROS 2ベースの自律ナビゲーションを提供。 - 物理的な群実験のためのオープンな研究インフラを目指す。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 商用ドローンはクローズドソースか、敏捷な視覚ベースの集団飛行に必要なオンボード計算資源が不足。 - 複数の空中ロボットへのソフトウェア開発・展開・保守には多大な工数が必要。 - SwarmNxtはオープンソースで、ハードウェア組み立てからソフトウェア展開、自律ナビゲーションまでをエンドツーエンドで提供。 - 最先端の制御、計画、深度推定を単一のROS 2マルチエージェントシステムに統合。

3. 技術・手法の肝は?

- OmniNxtハードウェアをベースに、詳細な組み立て手順とビデオチュートリアルを提供。 - 並列ソフトウェア展開と群全体の更新のための自動化ツール。 - ROS 2ベースの自律ナビゲーション用フレームワーク。 - 制御、計画、深度推定を統合したマルチエージェントシステム。

4. どうやって有効だと検証した?

- 2つの実世界実験で検証。 - 6機のドローン群による分散計画と高速な機体間衝突回避。 - 4機のドローン群によるオンボード深度推定を用いた障害物環境での集団飛行。 - 両実験は屋内で外部モーションキャプチャによるグローバル位置を使用し、知覚・計画・制御はオンボードで実行。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- OmniNxt(ハードウェアベース) - ROS 2(フレームワーク) - 関連する群知能ナビゲーションや深度推定の研究

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Charbel Toumieh, Niel Mistry, Benjamin Jarvis, Simon Jeger, Peize Liu, Shaojie Shen, Dario Floreano

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Aerial robot swarms have the potential to transform time-critical safety, security, and search-and-rescue operations. By coordinating multiple robots, they can rapidly survey disaster sites, map collapsed or GPS-denied environments, and search cluttered areas faster than a single robot, reducing response times and minimizing risks to first responders. Realizing this potential, however, requires robust autonomous swarm navigation, which remains an active research challenge. Progress is further constrained by existing platforms, as commercial drones are often closed-source or lack the onboard computational resources needed for agile, vision-based collective flight. Moreover, developing, deploying, and maintaining software across multiple aerial robots requires significant engineering effort. To address these challenges, we present SwarmNxt, an open-source software platform built on the open-source OmniNxt drone hardware. SwarmNxt provides an end-to-end toolkit, including detailed hardware assembly instructions with a video tutorial, automation tools for parallel software deployment and swarm-wide updates, and a ROS 2-based framework for autonomous navigation. The platform integrates state-of-the-art control, planning, and depth estimation into a single ROS 2 multi-agent system, providing an open research infrastructure for physical swarm experimentation. We validate SwarmNxt through two real-world experiments: a six-drone swarm performing decentralized planning with high-speed inter-drone collision avoidance, and a four-drone swarm executing collective flight with onboard depth estimation in an obstacle-filled environment. Both experiments were run indoors with global position from external motion capture; perception, planning, and control run onboard.

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