NRI: Small: A Co-Robotic Navigation Aid for the Visually Impaired

NRI:小型:为视障人士提供协作机器人导航辅助设备

基本信息

  • 批准号:
    8650411
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 16.27万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-09-01 至 2016-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The project's objective is to develop enabling technology for a co-robotic navigation aid, called a Co-Robotic Cane (CRC), for the visually impaired. The CRC is able to collaborate with its user via intuitive Human-Device Interaction (HDl) mechanisms for effective navigation in 3D environments. The CRCs navigational functions include device position estimation, wayfinding, obstacle detection/avoidance, and object recognition. The use of the CRC will improve the visually impaired's independent mobility and thus their quality of life. The proposal's educational plan is to involve graduate, undergraduate and high school students in the project, and use the project's activities to recruit and retain engineering students. The proposal's Intellectual Merit is the development of new computer vision methods that support accurate blind navigation in 3D environments and intuitive HDl interfaces for effective use of device. These methods include: (1) a new robotic pose estimation method that provides accurate device pose by integrating egomotion estimation and visual feature tracking; (2) a pattern recognition method based on the Gaussian Mixture Model that may recognize indoor structures and objects for wayfinding and obstacle manipulation/ avoidance; (3) an innovative mechanism for intuitive conveying of the desired travel direction; and (4) a human intent detection interface for automatic device mode switching. The GPU implementation of the computer vision methods will make real-time execution possible. The proposed blind navigation solution will endow the CRC with advanced navigational functions that are currently unavailable in the existing blind navigation aids. The PI's team has performed proof of concept studies for the computer vision methods and the results are promising. The broader impacts include: (1) the methods' near term applications will impact the large visually impaired community; (2) the methods will improve the autonomy of small robots and portable robotic devices that have a myriad of applications in military surveillance, law enforcement, and search and rescue; and (3) the project will improve the research infrastructure of the Pi's university and train graduate and undergraduate students for their future careers in science and engineering.
描述(由申请人提供):该项目的目标是开发协作机器人导航辅助设备的支持技术,称为协作机器人手杖(CRC),供视障人士使用。 CRC 能够通过直观的人机交互 (HDl) 机制与其用户协作,以便在 3D 环境中进行有效导航。 CRC 的导航功能包括设备位置估计、寻路、障碍物检测/避免和物体识别。 CRC 的使用将提高视障人士的独立行动能力,从而提高他们的生活质量。该提案的教育计划是让研究生、本科生和高中生参与该项目,并利用该项目的活动来招募和留住工程专业的学生。该提案的智力优点是开发新的计算机视觉方法,支持 3D 环境中的精确盲导航和直观的 HDI 界面,以有效使用设备。这些方法包括:(1)一种新的机器人姿态估计方法,通过集成自我运动估计和视觉特征跟踪来提供准确的设备姿态; (2)基于高斯混合模型的模式识别方法,可以识别室内结构和物体以进行寻路和障碍物操纵/避开; (3) 直观传达所需行进方向的创新机制; (4)用于自动设备模式切换的人类意图检测接口。计算机视觉方法的 GPU 实现将使实时执行成为可能。所提出的盲导航解决方案将为CRC赋予目前现有盲导航设备所不具备的先进导航功能。 PI 的团队已经对计算机视觉方法进行了概念验证研究,结果令人鼓舞。更广泛的影响包括:(1)该方法的近期应用将影响大型视障社区; (2)这些方法将提高小型机器人和便携式机器人设备的自主性,这些机器人和便携式机器人设备在军事监视、执法、搜救等方面有着广泛的应用; (3)该项目将改善Pi大学的研究基础设施,并为研究生和本科生培养未来在科学和工程领域的职业生涯。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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