允許機器人自主探索

科學家們開發了一套機器人系統和規劃器,使機器人能夠更快地探索、探測未知環境的最黑暗角落,並創建更準確和詳細的地圖。這些系統使機器人能夠自主完成所有這些任務,無需人類干預,自行尋路並創建地圖。

作者: Aaron Aupperlee  來源: ScienceDaily

卡內基梅隆大學機器人學院的一個研究小組正在創造下一代的探險者──機器人。

自主探索研究團隊已開發出一套機器人系統和規劃器,使機器人能夠更快地探索、探測未知環境的最黑暗角落,並創建更準確、詳細的地圖。這些系統使機器人能夠在無人干預的情況下自主完成所有這些任務,找到自己的路徑並創建地圖。

“你可以把它放在任何環境中,比如一家百貨公司或一個災後的住宅建築,然後它就會出發了,”機器人學研究所的系統科學家張吉說道。”它實時建立地圖,並在探索過程中找出下一步要去的地方。你可以在地圖上看到一切。你甚至不需要進入這個空間。只要讓機器人探索並繪製地圖就可以了。”

該團隊已經研究探索系統超過三年。他們已經探索和繪製了幾個地下礦井、停車場、科恩大學中心和CMU校園的其他室內和室外場所。該系統的計算機和傳感器可以安裝在幾乎任何機器人平台上,將其轉化為現代探險家。該團隊在大部分測試中使用了改裝的電動輪椅和無人機。

機器人可以使用該團隊的系統進行三種模式的探索。在一種模式下,人們可以控制機器人的移動和方向,而自主系統則防止其撞到牆壁、天花板或其他物體。在另一種模式下,人們可以在地圖上選擇一個點,機器人將導航到該點。第三種模式是純粹的探索。機器人自主出發,調查整個空間並創建地圖。

“這是一個非常靈活的系統,可以應用於許多領域,從交付到搜救,”機器人研究所的教授Howie Choset說道。

該團隊將3D掃描雷達傳感器、前向相機和慣性測量單元傳感器與探索算法結合起來,使機器人能夠知道自己在哪裡、去過哪裡以及下一步應該去哪裡。由此產生的系統比以前的方法更高效,能夠創建更完整的地圖,同時將算法運行時間減少了一半。

新系統可以在光線暗、通信不穩定的惡劣條件下工作,如洞穴、隧道和廢棄建築物。該團隊的探索系統的一個版本為CMU和俄勒岡州立大學在DARPA地下挑戰賽中的參賽作品Team Explorer提供動力。Team Explorer在最終比賽中排名第四,但贏得了最多探索區域獎,因為它繪製了比其他任何團隊更多的路線。

“我們的所有工作都是開源的。我們沒有保留任何東西。我們希望用建立自主探索機器人的能力來增強社會,”機器人學博士生和Team Explorer的主要操作員曹超說道。”這是一種基本能力。一旦擁有了它,你就可以做更多事情。”

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