Область применения: мобильные роботы

Материал из Техническое зрение
Перейти к: навигация, поиск

Технология создания систем машинного зрения для автономных робототехнических систем должна включать следующие характерные элементы:


  1. использование стерео- и многокамерных систем зрения;
  2. использование трехмерных моделей объектов и окружающей обстановки;
  3. автоматическую реконструкцию элементов трехмерной сцены наблюдения в реальном времени;
  4. автоматическое самоориентирование и самопозиционирование транспортного средства относительно известной или неизвестной сцены наблюдения;
  5. автоматическое выделение препятствий в зоне движения робота;
  6. автоматическое распознавание целевых объектов сцены, формирование управления роботом, нацеленного на приближение к целевым объектам, их захват, использование или перемещение;
  7. считывание автоматических идентификаторов (цифробуквенных, либо штриховых), нанесенных на целевые объекты, выполнение сценариев работы, связанных с целевыми объектами указанного типа;
  8. автоматическое слежение за поведением других движущихся объектов сцены;
  9. автоматическое опознавание людей, распознавание и выполнение команд, подаваемых жестами;
  10. оценку сценариев развития событий, формирование соответствующего интеллектуального управления;
  11. программно-аппаратные средства для реализации методов и алгоритмов сбора и обработки видеоинформации.


Целевые области применения данной технологии:


  1. создание интеллектуальных робототехнических систем для работы на современных производственных технологических линиях;
  2. создание автономных мобильных роботов для осуществления погрузочно-разгрузочных и других складских работ;
  3. создание автономных мобильных роботов для работы в сфере обеспечения безопасности, сфере обслуживания, и различных производственных сферах в общении и кооперации с человеком;
  4. создание автономных мобильных роботов для работы в агрессивных средах и другой обстановке, угрожающей жизни человека.


Эксперты по робототехнике предсказывают резкий рост рынка мобильных роботов в течение ближайших 3 - 5 лет. Фундаментом грядущего расцвета рынка роботов станут прорывные достижения в области машинного зрения и в технологиях автоматического управления манипуляторами, а также снижение цен на интеллектуальные аппараты. Пока основными покупателями подобных устройств считаются промышленные и военные компании, но уже в конце текущего десятилетия основной доход будет поступать от массового покупателя.

Рассмотрим несколько примеров современных разработок в области мобильной робототехники.

В университете Карнеги - Меллон (США) завершена работа над стереоскопической системой зрения роботов, которая позволит машинам ориентироваться в любых помещениях. Система состоит из двух цифровых камер и встроенной в компьютерный мозг робота 3D-матрицы. Расстояние до объектов определяется геометрически по разнице смещения их изображений, полученных каждой из камер. Разработки в области стереоскопического зрения роботов также активно ведут компании Tyzx, Point Grey Research и Videre Design. Другой современный метод компьютерного зрения использует лазерные искатели, измеряющие расстояние до объектов по времени возврата отраженного света.

Фирма Evolution Robotics предложила технологию, которая позволяет роботу ориентироваться в окружающей среде при помощи колесных датчиков и веб-камеры. Это оборудование стоит менее ${\$}50$, а не ${\$}5000$, как другие существующие системы навигации роботов, основанные на лазерных дальномерах. Система, называемая "системой одновременной визуальной локализации и позиционирования (visual simultaneous localization and mapping, VSLAM), составляет карту окрестностей по расстоянию и направлению движения колес робота, а также по объектам, распознаваемым посредством камеры и программного обеспечения. Впоследствии робот ориентируется по этим данным. При первом путешествии по помещению система "обучается", а затем корректирует карту в соответствии с изменениями в расстановке предметов.

Значительны современные достижения в области практического внедрения мобильных роботов. Робот HelpMate с конструкцией R2-D2, поставляемый производителем медицинского оборудования Pyxis, разносит пробы крови, лекарства и еду по коридорам более чем сотни клиник. Matsushita Electric Works работает над собственным медицинским роботом-курьером и планирует начать его поставки. Продаются роботы-пылесосы. Honda и Sony создали роботов-гуманоидов. У ходячего робота Sony SDR-4X ростом $58{,}5$ см $38$ суставов, в его голову встроены стереокамеры. Во время движения он избегает препятствий и может различать голоса и песни.

Японский производитель Kawada представил разработанного им робота-гуманоида, который предназначен для работы на производстве. Робот HRP-2P (что означает Humanoid Robotics Project-2 Prototype) работает под управлением ART-Linux. HRP-2P повторяет фигуру человека, и его конечности имеют те же степени свободы, что и человеческие руки и ноги. Производством роботов занимаются такие компании, как iRobot и ActivMedia Robotics.

Общепризнанными мировыми лидерами в области разработки и производства коммерческих мобильных роботов являются Япония и США.

Применительно к использованию робототехники в военных целях и в чрезвычайных ситуациях приоритетное значение имеют пригодность к эксплуатации в жестких и экстремальных условиях и способность обеспечить защиту обслуживающего персонала. Для выполнения вышеуказанных задач спецподразделения имеют следующие основные группы мобильных роботов:

  1. мобильный робототехнический комплекс - универсальные наземные роботы, предназначенные для действий на объектах транспорта, промышленности, городской инфраструктуры и т. д., на открытой слабопересеченной местности;
  2. специальные робототехнические комплексы - роботы, способные перемещаться по вертикальным и наклонным поверхностям промышленных объектов и транспортных средств, а также в трубопроводах и узких местах;
  3. малогабаритный дистанционно пилотируемый летательный аппарат (МДПЛА) - воздушный робот для проведения разведки на открытой местности, сильно пересеченной местности, в горах, в городе.

Большинство используемых в этой области мобильных роботов на сегодняшний день не являются полностью автономными интеллектуальными системами, однако процент таких устройств по сравнению с телеуправляемыми системами постоянно растет.

Полезные ссылки

  1. ☝ К началу
  2. ☜ Зрение роботов
Личные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты