“眼觀六路,隨機應變”,航天科工打造四足機器人智能感知系統
2021年01月27日15:05

原標題:“眼觀六路,隨機應變”,航天科工打造四足機器人智能感知系統

想像這樣一個場景,某工廠因煤氣泄漏引發爆炸火災,急需關閉閥門。但現場部分道路已被堵塞,障礙物較多,消防員開展滅火作業存在很大風險,怎麼辦?千鈞一髮之際,四足機器人挺身而出,其通過傳感器迅速“觀察”周邊環境,識別出可通行區域。行進中經過“思考”判斷前方障礙物是否可跨越,找到最佳通行路線,在行進的同時實時構建現場環境地圖,在很短的時間內找到閥門圓滿完成救災任務。

近日,中國航天科工二院二部群智感知創新中心的四足機器人智能感知系統研究工作取得突破性進展,已可實現基於視覺方案的自主定位與地圖構建功能,能夠在不到60秒的時間內對1000平方米區域進行地圖構建,具有較高的智能化與實用化水準。有了這套智能感知系統,四足機器人便如同裝上了一雙“智慧之眼”和一個“最強大腦”,擁有了“眼觀六路,隨機應變”的本領,上下樓梯,躲避障礙物,對它來說都不再是難題。

據該團隊負責人郭睿介紹,爬樓梯、跨越障礙物這類行為是傳統輪式機器人無法做到的,而正如開頭所描述的,四足機器人可輕鬆應付該類複雜地形,在探險救援、反恐防爆等實際場景中具有巨大的應用潛力。該團隊打造的智能感知系統,正是要賦予四足機器人“觀察”與“規劃思考”的能力。團隊在相關核心技術方面已有多年研究基礎,此前所研發的車載智能感知系統已在特種車輔助駕駛、港口無人車、智能網聯汽車等場景實現落地。

智能感知系統所生成的三維語義地圖效果圖
智能感知系統所生成的三維語義地圖效果圖

上述場景中,四足機器人憑藉智能感知系統獲取環境信息,具備了在複雜地形下的高機動自主作業能力。然而,四足機器人的靈活運動方式也使得其機身起伏振動劇烈,這種高動態環境會使得機器人搭載的視覺傳感系統成像效果大減價扣,為感知技術的研究帶來巨大挑戰。

針對四足機器人在高動態環境下的感知難題,研究團隊依託自主可控深度學習算法、智能芯片、SLAM(同步定位與地圖構建)等關鍵技術,提出一種結合雙目相機、慣性測量單元等多種傳感器的低成本多模融合智能感知系統方案,可以在機身劇烈起伏振動的高動態環境下實現自主定位與三維語義地圖構建功能,構圖實時性可達每秒20幀,所構建的地圖解像度可達到釐米級精度。該套智能感知系統可以較大提高四足機器人的智能化與實用化水平,助力四足機器人在核化生等危險場景中的實際應用。

郭睿表示,該團隊今後將繼續深化無人車、無人機及智能機器人等領域的智能感知系統研究,推動產品量產與應用,助力裝備智能化,為國家人工智能領域的科技創新貢獻航天人的智慧與力量。(李丹,李冠礁)

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