會認路的 Kinect 機器人

數碼焦點 於 20/02/2012 發表 收藏文章
會認路的 Kinect 機器人

借助微軟 Kinect 和開源機器人 PR2,麻省理工學院電腦與人工智能實驗室(CSAIL)最近開發出能夠認識路的機器人。

讓機器人認路,一直是人工智能研究的課題之一。這個問題的難點在於,機器人很難在不確定的環境下靈活行動,往往依賴人工遙控,而 CSAIL 的研究成果開始讓機器人在不確定的環境下擺脫對人的依賴。

Maurice Fallon 教授是該項目的主持者之一,他認為實時繪制地圖是機器人認路的前提,至少得讓機器人知道自己和牆壁之間距離。但是現在的研究都給機器人一張繪制好的地圖,這種做法難以讓機器人在不確定的環境下自行判斷自己前進的方向,如果在場景中出現了一個之前沒有出現過的物體,那麼機器人就很難通過地圖來判斷應當如何行為。

於是,Maurice 和 John J Leonard,連同一名學生 Hordur Johannsson 開始研究。最終,他們讓 Kinect 變成 PR2 的眼睛,偵測 PR2 周圍的環境,讓周圍的場景實時轉化為三維地圖數據庫,讓機器人擁有靈活判斷的能力。他們把這個技術稱為 Simultaneous Localization and Mapping(SLAM)。

SLAM 的技術核心是 Kinect、傳感器以及與之配套的導航軟件。當機器人經過一場景時,比如說房間裡面的拐角,Kinect 會偵測這個拐角裡面的牆壁、道路、障礙,軟件將 Kinect 所看到的東西統統繪制成三維圖像,同時通過傳感器,軟件還會計算機器人目前的位置,然後計算出路徑,並儲存起來。當機器人再次經過這個場景時,Kinect 再次繪制了三維圖像,軟件就把這次的得到的三維圖像和之前得到的三維圖像對比,看是否相同,如果相同就按照之前的路徑去走,如果不同就重新計算新的路徑,也就是說如果下次機器人經過這個拐角,它就能夠輕松繞過不知從那裡冒出來的箱子。

以下是 SLAM 系統的演示:


實際上 PR2 的開發公司也研究出能夠認識路的機器人 TurtleBot,它也把 Kinect 作為眼睛,然而 Turtle Bot 的原理是把環境轉化為二維圖像,和 SLAM 不一樣:


讓機器人認路,相當於讓機器人擁有一定的自我判斷能力,能夠增強機器人的靈活性,讓它們更加自主,更加聰明,從而幫助人類完成更多任務。比如說幫助盲人擺脫導盲犬或是拐杖,讓軍事機器人獨立完成偵察任務等等。

也許,需要阿基莫夫機器人三定律的日子越來越近了。


[source: ifanr]

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