6脚クローラ型ロボットの学習と注視機能による自律作業

利用六足履带机器人的学习和凝视功能进行自主工作

基本信息

批准号：
20K12013
负责人：
藤田豊己
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tohoku Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，災害等での人間に危険な現場で，6脚を有するクローラ型移動ロボットが脚を腕としても用いてクローラとのハイブリッド移動をしながら，自律的に作業を実行できる技術の確立を目指す.特に，物体回収・運搬の作業を対象とし，対象物の認識や自律的な操作を可能とすることを目的とする.2022年度では，前年度から行っていた深層学習Single Shot Multibox Detector(SSD) を適用した対象物検出を発展させ，ロボットによる認識とそれに基づく実環境での探索行動を実現した.また，スプレー缶を想定した円柱形状の対象物の自律的把持方法を考案した．対象物検出では，前年度の手法では，対象物が遠距離になると未検出となるという問題が生じた．そこで，画像を全体のみならず，対象物領域を切り出した画像も加えて学習を行った．また，検出時にタイリングにより探索領域を分割し，各領域での検出結果を利用した．その結果，対象物の初期検出の性能が大きく改善された．さらに，探索行動時の検出手法も工夫し，検出領域を追跡して限定することで検出性能を向上させることができた．そして，初期検出時の誤検出と対象物への接近時の検出失敗にともに対応できるよう，接近中の連続する検出結果に応じて誤検出の判断をするようにし，実験により調整をした．対象物の自律的把持については，デプスカメラを本体に搭載し，把持可能な位置に到達した後にそのセンサの情報より対象物の輪郭線を得て把持位置を決定する手法を考案した．ロボットは移動できるので，対象物の状態は直立状態か横転かの2通りのみ考えればよく，両状態に対応できる方法を検討した．本手法はシンプルでなおかつ有効な把持情報を得られることが利点である．実機による自律把持実験を行い，その結果，提案手法の有効性を確認した．

在这项研究中，我们将建立一种技术，使六足履带式移动机器人能够在灾害期间等对人类危险的场所自主执行任务，同时将其腿部作为手臂，与履带进行混合运动特别是，其目的是实现物体的识别和自主操作，以完成收集和运输物体（SSD）等任务。我们应用该方法开发了物体检测，并基于识别实现了机器人在真实环境中的识别和探索行为。我们还设计了一种自主抓取圆柱形物体的方法，假设是喷雾罐。在物体检测方面，前一年的方法存在的问题是无法检测到远处的物体。因此，我们不仅对整个图像进行学习，而且对目标区域被剪切的图像进行学习。另外，在检测时，将搜索区域进行平铺划分，并使用每个区域的检测结果。结果，物体初始检测的性能得到了极大的提高。此外，我们能够通过在探索行为期间设计检测方法以及跟踪和限制检测区域来提高检测性能。为了解决初始检测时的误检和接近物体时检测失败的问题，我们通过实验进行调整，根据接近过程中的连续检测结果来确定误检。对于物体的自主抓取，我们设计了一种方法，在主体上安装深度相机，到达可抓取位置后，根据传感器的信息获取物体的轮廓，并确定抓取位置。由于机器人可以移动，我们只需要考虑物体的两种可能的状态：直立或翻滚，并且我们研究了一种可以适应这两种状态的方法。该方法的优点是简单，能够获得有效的掌握信息。我们使用真机进行了自主抓取实验，结果证实了该方法的有效性。