美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)器人學(xué)院的研究人員表示，在機(jī)器人的機(jī)械臂上安裝攝像頭可以幫助它快速創(chuàng)建環(huán)境的3D模型，并使機(jī)器人感知其手臂的位置。
在機(jī)器人執(zhí)行其任務(wù)之前，例如將手臂放入狹窄的空間或撿起易碎的物體，它必須知道它的機(jī)械臂的確切位置。美國卡耐基梅隆大學(xué)(CMU)機(jī)器人研究所的研究人員表示，在機(jī)器人手臂上安裝攝像頭可以快速創(chuàng)建周圍環(huán)境的3D模型，并讓機(jī)器人知道其手臂當(dāng)前的位置。
如果攝像頭不夠精確，機(jī)械臂沒有波動(dòng)，就很難完成實(shí)時(shí)同步。然而，CMU團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，相機(jī)和機(jī)器人手臂可以合并，相機(jī)的形狀可以通過關(guān)節(jié)的角度來確定，從而提高繪圖精度。機(jī)器人學(xué)博士馬修·克林根史密斯(Matthew Klingensmith)表示，這對(duì)包括探索在內(nèi)的任務(wù)至關(guān)重要。
研究人員在IEEE機(jī)器人和自動(dòng)化國際會(huì)議上介紹了他們的研究成果。機(jī)器人學(xué)副教授Siddhartha Srinivasa和助理研究教授Michael Kaess參加了研討會(huì)。
Srinivasa表示，目前在機(jī)器人手臂上放置攝像頭或其他傳感器是可行的，因?yàn)榻裉斓膫鞲衅髯兊酶。矢摺Ｋ忉屨f，這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)闄C(jī)器人“通常頭上有一根裝有攝像頭的桿子”，所以它們無法像人一樣對(duì)任務(wù)環(huán)境有很好的感知。
但如果機(jī)器人看不到自己的手，在機(jī)械臂上安裝一只“眼睛”是不夠的，因?yàn)樗鼰o法感知自己的手和物體在環(huán)境中的絕對(duì)位置。對(duì)于一個(gè)在未知環(huán)境中履行義務(wù)的移動(dòng)機(jī)器人來說，這是一個(gè)罕見的問題。常見的處理方法是同步定位繪圖，英文縮寫為SLAM。這種方法是讓機(jī)器人的不同部分協(xié)同工作，通過攝像頭、激光雷達(dá)和車輪測距繪制出新環(huán)境的3D地圖，并計(jì)算出機(jī)器人在3D世界中的位置。
“目前有幾種算法可以集合這些資源，構(gòu)建3D空間，但它們對(duì)傳感器的精度和計(jì)算有非常嚴(yán)格的要求，”Srinivasa說。
Klingensmith說，如果傳感器的姿態(tài)未知，例如相機(jī)是手持的，通常會(huì)使用這些算法。但如果攝像頭安裝在機(jī)械臂上，就會(huì)限制它的行為。
克林根史密斯(Klingensmith)介紹:“自動(dòng)跟蹤關(guān)節(jié)角度的變化，使得繪制高質(zhì)量的循環(huán)圖成為可能，即使相機(jī)移動(dòng)速度非常快，傳感器數(shù)據(jù)缺失或精度不好。”
研究人員向我們展示了多關(guān)節(jié)機(jī)器人，它可以通過安裝在輕型機(jī)械臂上的深度攝像頭完成實(shí)時(shí)地圖定位功能。在創(chuàng)建書架的三維模型時(shí)，其重建義務(wù)的完成程度相當(dāng)于或優(yōu)于其他測繪技術(shù)。
“要改進(jìn)這種方法還有許多任務(wù)要做，但我們確信它在改善機(jī)器人操作方面有很大的潛力，”Srinivasa說。豐田汽車公司美國海軍研究辦公室和國家迷信基金會(huì)也表示支持這項(xiàng)研究。