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，就很難完成實(shí)時同步。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)器人和自動化國際會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。
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)境中的絕對位置。對于一個在未知環(huán)境中履行義務(wù)的移動機(jī)器人來說，這是一個罕見的問題。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，但它們對傳感器的精度和計算有非常嚴(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，通常會使用這些算法。但如果攝像頭安裝在機(jī)械臂上，就會限制它的行為。
克林根史密斯(Klingensmith)介紹:“自動跟蹤關(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)時地圖定位功能。在創(chuàng)建書架的三維模型時，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也表示支持這項(xiàng)研究。