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利用镜面反射消除遮挡的机器人视觉系统

更新时间:2021-09-22 02:00:55

为了安全有效地导航周围环境,机器人应该得到高性能计算机视觉系统的支持。在为机器人开发计算机视觉系统时,最大的挑战之一是限制遮挡,以便机器人能够感知大部分周围环境。

东芝公司的研究人员最近开发了一种机器人视觉系统,可以减少机器人视觉系统中的遮挡。该系统在arXiv上预先发表的一篇论文中介绍,它使用倾斜的镜子来增加机器人传感器所覆盖的空间。

“在机器人视觉系统中,遮挡是一个巨大的挑战,”进行这项研究的研究人员之一Kentaro Yoshioka告诉Tech Xplore。“遮挡可能会导致机器人感知错误,导致忽视或更糟,甚至损坏机器人或物体。”

到目前为止,研究人员已经设计了两种主要的方法来减少机器人视觉系统中的遮挡。第一种是在机器人探索的环境中安装更多的传感器或摄像头,第二种是将传感器直接集成到移动机器人上。虽然这些方法可以减少闭塞,但它们都有很大的局限性。

吉冈说:“减少机器人视觉系统遮挡的一种方法是在工作场所安装多个传感器。”。“虽然这是一种简单的方法,但它可以在不影响机器人的情况下有效地减少遮挡。然而,这种方法大大增加了传感器成本。或者,我们也可以在机器人本身上安装传感器,通过操纵机器人从多个角度进行感知来减少遮挡。虽然传感器成本可以降低,但ced,这会影响机器人的工作效率。”

显示机器人动作的视频。信用:Yoshioka等人。

为了消除对机器人视觉系统的遮挡,Yoshioka和他的同事提出了一种新的机制,该机制将传感器倾斜到一面镜子上,然后检索反射在镜子上的环境图像。尽管其他研究尝试通过镜像反射进行三维传感,但该研究团队是最早利用该技术减少或消除机器人视觉系统中遮挡的研究团队之一。

吉冈解释说:“我们的系统通过普通天顶传感器(称之为直接感应)进行感应,并通过直接感应结果检测遮挡。”。“我们将倾斜传感器设置为最佳倾斜角度,以便通过反射传感有效消除遮挡。”

吉冈和他的同事们提出的新机器人视觉方法与现有系统相比有几个优点。首先,它可以通过使用廉价的反射镜和倾斜装置来实现,因此可以节省购买多个昂贵3D传感器的成本。此外,传感器执行的倾斜运动是一种简单的单轴运动,其执行速度远远快于带有集成传感器的机器人移动四肢以感知周围其他部分的速度。

Yoshioka说:“我们的系统通过飞行中的直接感应结果检测场景中的遮挡,并使用遮挡区域坐标计算出最佳倾斜角度。”。“因此,即使场景中的机器人四处移动,我们的系统也不需要重新编程,它可以自适应地减少遮挡。”

Yoshioka和他的同事在一系列实验中评估了他们的系统,实验使用了COBOTTA,一种由日本丰田公司DENSO开发的机械臂。他们发现,与直接感应系统相比,他们的系统在精确度上有了显著提高。值得注意的是,该团队能够实现与使用两个3D传感器的机器人传感系统相同的检测精度。

在未来,本文提出的新方法可用于改善现有和新兴机器人系统的性能、机动性和导航能力。与此同时,吉冈和他的同事计划探索进一步提高系统性能的方法。

吉冈说:“到目前为止,我们的系统只使用了一面镜子。”。“将此扩展到多镜像设置将是我们未来研究的方向。通过添加更多镜像,我们可以使系统适应更具挑战性的案例场景和环境(例如,多机器人设置)。”

吉冈最近离开了东芝。此处表达的所有意见均为其本人的意见,不表达公司的意见或观点。

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