Warum nicht Robotern Augen schenken?

Dieser Artikel ist Teil unserer exklusiven IEEE Journal Watch-Reihe in Zusammenarbeit mit IEEE Xplore.

Einer der (vielen) Vorteile von Robotern besteht darin, dass sie nicht durch die Art und Weise eingeschränkt werden, wie ihre biologischen Gegenstücke Dinge tun. Wenn Ihr Roboter ein bestimmtes Problem lösen muss, können Sie mit zusätzlichen Sensoren kreativ werden: Viele Vierbeiner sind mit Seitenkameras und Gesäßkameras ausgestattet, um Hindernissen auszuweichen, und Humanoide sind manchmal mit Brustkameras und Kniekameras zur einfacheren Navigation sowie Kameras ausgestattet an den Handgelenken zur Manipulation. Aber wie weit können wir gehen? Ich habe keine Ahnung, aber es scheint, dass wir noch nicht so weit sind, denn da ist jetzt ein Vierbeiner mit Kameras an den Fußsohlen.

Sensorische Füße sind keine neue Idee; Bei vierbeinigen Robotern ist es durchaus üblich, dass am Fuß eine Art Kraftsensor angebracht ist, der den Kontakt mit dem Boden erkennt. Allerdings ist die Installation einer echten Kamera dort ziemlich neu, da überhaupt nicht klar ist, wie das geht. Und wie die Robotiker der Shenzhen Southern University of Science and Technology dabei vorgegangen sind, ist in der Tat überhaupt nicht offensichtlich.

Die schlanken Beine des Go1 haben klare Acrylsohlen und eine leicht flexible Kunststoffstruktur, die einen 60-Millimeter-Abstand bis zu jeder Kamera (640 x 480 bei 120 Bildern pro Sekunde) ermöglicht, wobei ein LED-Quartett für die Beleuchtung sorgt. Obwohl es kompliziert anzusehen ist, wiegt es mit 120 Gramm nicht viel und kostet nur etwa 50 US-Dollar pro Fuß (einschließlich 42 US-Dollar für die Kamera). Alles ist versiegelt, um Schmutz und Wasser fernzuhalten.

Warum sich also mit all dieser (wahrscheinlich etwas fragilen) Komplexität herumschlagen? Da wir von vierbeinigen Robotern verlangen, in schwierigeren Umgebungen nützlichere Dinge zu tun, wird es sehr nützlich sein, mehr Informationen darüber zu haben, worauf sie genau laufen und wie ihre Füße mit dem Boden interagieren. Roboter, die ausschließlich auf propriozeptiver Wahrnehmung (Erkennung von Eigenbewegungen) basieren, sind großartig, aber wenn Sie versuchen, sich auf komplexen Oberflächen wie Sand zu bewegen, kann es sehr hilfreich sein, eine Sicht zu haben, die explizit zeigt, wie Ihr Roboter mit der Oberfläche, auf der er geht, interagiert . Vorläufige Ergebnisse zeigten, dass Foot Vision es Go1 ermöglichte, den Fluss von Sand oder Schmutz um seinen Fuß herum wahrzunehmen, wenn er einen Schritt macht, was zur Abschätzung des Schlupfs, des Dreschflegels von Robotern in Kontakt mit dem Boden, verwendet werden kann.

Die Forscher räumen ein, dass ihr Material etwas Robustheit vertragen könnte, und sie möchten auch versuchen, Profilmuster um den Fußumfang herum anzubringen, da dieses Plexiglasfenster ziemlich rutschig ist. Die allgemeine Idee besteht darin, Foot Vision genauso nützlich zu machen wie die viel häufigeren, in Greifer integrierten Bildverarbeitungssysteme für die Robotermanipulation und so Beinrobotern dabei zu helfen, bessere Entscheidungen darüber zu treffen, wie sie dorthin gelangen, wo sie hin müssen.

Foot Vision: ein multifunktionaler visionsbasierter sensorischer Fuß für vierbeinige Robotervon Guowei Shi, Chen Yao, IEEE-Briefe zu Robotik und Automatisierung

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