知能処理の回路化とロボットプラットフォームへの適用

智能处理电路化及其在机器人平台上的应用

基本信息

批准号：
20J23242
负责人：
小野智寛
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

家庭用サービスロボットにおける，認識機能の自動獲得を目指して，フォトリアリスティックなシミュレータを用いた深層学習訓練用データセットの自動生成システムの研究開発を行った．提案システムでは，Sim2Realのために，強化学習で用いられるDomain Randomizationを応用し，背景のテクスチャや色，物体の位置，光源の位置や強さ，鏡面反射率など様々なパラメータを複雑に変化させ，多様なデータセットを生成する．CPUにXeon W-2235を使用した場合，シミュレータを５並列で動作させることで，１時間で約２５万枚の画像・アノテーションデータを同時に生成することができ，人が撮影・アノテーションして作成する場合に比べ，約８７７倍高速であった．また，YCBオブジェクト内の５５クラスを用いて，５０万枚のデータを生成し，インスタンスセグメンテーションのモデル（YolactEdge）を学習したところ，APが71.10%であった．このことから，Sim2Realでの頑健な物体認識ができていることがわかった．提案システムを用いて学習した物体認識システムを，家庭用ホームサービスロボットの国際的な競技会である，World Robot Challenge (WRC) 2020 Partner Robot Challenge (Real Space)で使用したところ，約７９%の認識率を達成することができ，実ロボットでの使用にも問題ないことが確認できた．WRCでは，室内環境があらかじめ指定されているが，シミュレータでは様々な環境を用意することで，どのような環境でも頑健な物体認識ができることを目指した．そして，この成果は，本競技会での優勝に大きく貢献した．

为了自动获取家庭服务机器人的识别功能，我们利用逼真的模拟器研发了深度学习训练数据集的自动生成系统。在所提出的系统中，对于 Sim2Real，我们应用强化学习中使用的域随机化来复杂地改变各种参数，例如背景纹理和颜色、对象位置、光源位置和强度以及镜面反射率。当CPU使用Xeon W-2235时，通过5个并行运行模拟器，可以在一小时内同时生成大约250,000张图像和注释数据，比之前的情况快大约877倍。此外，当我们使用 YCB 对象中的 55 个类生成 500,000 条数据并学习实例分割模型（YolactEdge）时，AP 为 71.10%。这表明Sim2Real能够实现鲁棒的物体识别。当使用该系统训练的物体识别系统用于家庭服务机器人国际竞赛“世界机器人挑战赛（WRC）2020 合作伙伴机器人挑战赛（真实空间）”时，我们实现了约 79% 的识别率。这个目标，并且证实在实际的机器人上使用不会有任何问题。在WRC中，室内环境是预先指定的，但通过在模拟器中准备各种环境，我们的目标是能够在任何环境下进行鲁棒的物体识别。这一结果为赢得比赛做出了巨大贡献。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

WRSに向けた高速な知的処理システムの開発とそのシミュレータプログラムのOSS化

WRS高速智能处理系统开发及其模拟器程序OSS

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shunsuke Omae;Takanori Takahashi;Mutshunori Uenuma;Yukiharu Uraoka;山口飛翔;小野智寛，柴田智広，田向権
通讯作者：
小野智寛，柴田智広，田向権

ホームサービスロボットのための高精度な特定人物追跡システムの開発

家庭服务机器人高精度特定人员追踪系统的开发

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yugen CHEN;Fumitaka ISHIWARI;Keita FUCHISE;and Takanori FUKUSHIMA;Hagino Kouichi,Yarita Keigo,Negishi Kousuke,Oono Kenji,Hayashida Mitsuki,Kitajima Masatoshi,Kohmura Takayoshi,Tsuru Takeshi,Tanaka Takaaki,Uchida Hiroyuki,Kayama Kazuho,Amano Yuki,Kodama Ryota,Takeda Ayaki,Mori Koji,Nishioka Yusuke,Yukumoto Masataka,Hida ;小野智寛，阿部佑志，石田裕太郎，柴田智広，田向権
通讯作者：
小野智寛，阿部佑志，石田裕太郎，柴田智広，田向権

Object Retrieval by Searching and Displacing in Cluttered Shelf

通过在杂乱的书架中搜索和移动来检索对象