Beam (Луч) - автономный мобильный служебный робот, работающий на основе системы телеприсутствия.
Рассмотрим ряд усовершенствований системы телеприсутствия, включая:
- автономию,
- осведомленность людей,
- расширенные вычислительные и сенсорные возможности,
- интеграцию с популярной операционной системой (РОС).
Все вместе эти усовершенствования превращают Луч в недорогую платформу для исследований в области сервисных роботов. Исследуется Луч при поиске целей и объектов и показывает, что робот достигает 100% успеха.
В последнее десятилетие в силу их широкого спектра применения в реальной жизни. Хотя в настоящее время рабочие места служебных роботов в основном заняты в промышленности, эти роботы постепенно переходят из заводов и лабораторий в дома, офисы, школы и медицинские учреждения.
Для того чтобы сервисные роботы стали неотъемлемой частью среды обитания человека, они должны быть способны выполнять задачи автономно и эффективно взаимодействовать с людьми.
Автономия может быть сложной задачей для реализации на сервисных роботах. В отличие от многих промышленных объектов, где роботы выполняют повторяющиеся заранее запрограммированные задачи, сервисные роботы должны действовать автономно в динамических, неопределенных и многоцелевых условиях. Кроме того, для удобства пользователей служебные роботы должны уметь взаимодействовать с людьми естественным образом, понимая речь и язык и соответствующим образом реагируя на человеческие инструкции.
Отсутствие доступных по цене и коммерчески доступных открытых платформ является одним из основных препятствий для продвижения исследований в области служебной робототехники.
Beam — это система мобильного телеприсутствия и предлагающая впечатляющий набор оборудования по своей цене.
В этой статье рассмотрим модификации луча, которые позволяют использовать систему в качестве недорогой платформы для проведения исследований по всем аспектам служебной робототехники, включая автономность, взаимодействие человека и робота, а также сотрудничество и координацию между несколькими роботами.
Эти модификации включают в себя:
- Улучшение аппаратного обеспечения:
Добавлено больше аппаратных ресурсов для увеличения вычислительных и сенсорных возможностей. К ним относятся ноутбук для выполнения дорогостоящих вычислений и несколько глубинных камер для более точного определения состояния окружающей среды.
- Интеграция с роботизированной операционной системой (РОС):
Интегрируется межплатформенное ПО РОС в роботе Beam, чтобы преобразовать его в программируемую исследовательскую платформу.
- Автономия:
Используя РОС, Луч становится способным перемещаться в помещении и заряжать аккумулятор автономно. Создана схема для зарядки батареи Луча ноутбука, позволяющую лучу автономно выполнять длительные по времени задачи.
- Осведомленность и взаимодействие людей:
Добавлены функции обнаружения, распознавания и отслеживания людей к Лучу, включаем систему распознавания речи, которая позволяет роботу работать с голосовым вводом, и используем сенсорный экран ноутбука для облегчения ввода данных с помощью сенсорного экрана. Также реализуется веб-интерфейс и система электронной почты, позволяющую удаленным пользователям планировать задачи, контролировать или взаимодействовать с роботом.
Эксперименты и результаты
Исследователи тщательно изучили способность луча перемещаться и заряжаться автономно. В общей сложности, Луч пересекал более 12 км через четыре здания, соединенных мостами. Кроме того, были проведены эксперименты по проверке работоспособности Луча в двух сервисных задачах: поиск цели и доставка объекта.
Поиск цели
В задании поиска цели лучу приходилось искать объект в здании и сообщать о его местонахождении. Чтобы убедиться, что это проверка возможностей Beam'а, а не реализации библиотеки распознавания объектов, упростили компонент распознавания объектов этой задачи, прикрепив к каждому объекту маркеры. Для каждого испытания этой задачи был спрятан маркер в случайном месте на карте и Лучу поручили искать его. Алгоритм поиска состоит из луча, случайным образом посещающего последовательность заранее определенных возможных местоположений элементов. Достигнув потенциального местоположения, он вращается в течение 30 секунд для поиска маркеров. Если он видит маркер, он говорит "Я нашел объект", используя функцию преобразования текста в речь.
Доставка объекта
В задаче доставки объекта Луч должен был перемещать предметы из одного места в другое. Для каждого объекта дали Лучу место выдачи и место доставки, каждое из которых было выбрано случайным образом на карте. Затем запустили Луч из случайного места. Задача луча состояла в том, чтобы добраться до места забора, получить товар, а затем добраться до места доставки.
Для облегчения транспортировки предметов к балке была прикреплена небольшая корзинка, и в местах приема и доставки груза находился человек для погрузки и разгрузки предмета. Когда Луч прибывает в место сбора, он должен сказать "пожалуйста, загрузите объект", после чего человек загружает объект и нажимает кнопку на сенсорном экране ноутбука, чтобы показать, что Луч может двигаться дальше. Аналогичным образом, в месте выгрузки говорит: "Пожалуйста, выгрузите объект", а человек с помощью сенсорного экрана указывает, когда объект был выгружен.
Был рассмотрен ряд модификаций системы телеприсутствия Beam для преобразования ее в автономный служебный робот, который может использоваться в качестве недорогой платформы для исследований различных аспектов служебной робототехники, включая долгосрочную автономность и обучение на протяжении всей жизни, взаимодействие человека и робота, а также взаимодействие человека и общества, взаимодействие и координацию между несколькими роботами и людьми с несколькими роботами.
