我们的倾斜反射传感系统的概念。资料来源:吉冈等人。
为了安全有效地在周围环境中导航，机器人应该得到高性能计算机视觉系统的支持。在开发机器人计算机视觉系统时，最大的挑战之一是限制遮挡，以便机器人能够感知其周围的大部分环境。
东芝公司的研究人员最近开发了一种机器人视觉系统，可以减少机器人视觉系统中的遮挡。在arXiv上预先发表的一篇论文中介绍了这个系统，它使用倾斜的镜子来增加机器人传感器覆盖的空间。
“遮挡对机器人视觉系统来说是一个巨大的挑战，”开展这项研究的研究人员之一吉冈健太郎(Kentaro Yoshioka)告诉Tech Xplore。“遮挡可能会导致机器人感知错误，导致疏忽，甚至损坏机器人或物体。”
到目前为止，研究人员已经设计了两种主要的方法来减少机器人视觉系统中的遮挡。第一种方法是在机器人探索的环境中安装更多的传感器或摄像头，第二种方法是将传感器直接集成到移动机器人上。虽然这些方法可以减少遮挡，但它们都有显著的局限性。
Yoshioka说:“减少机器人视觉系统遮挡的一种方法是在工作场所安装多个传感器。”“虽然这是一种直接的方法，但它可以在不影响机器人的情况下有效减少遮挡。然而，这种方法大大增加了传感器的成本。另外，我们还可以在机器人上安装传感器，通过操纵机器人从多个角度进行感知来减少遮挡。虽然传感器成本可以降低，但这损害了机器人的工作效率。”
为了消除机器人视觉系统的遮挡，Yoshioka和他的同事提出了一种新的机制，使传感器对着镜子倾斜，然后检索反射在镜子上的环境图像。尽管其他研究尝试了通过镜面反射进行3D传感，但这个研究团队是第一批利用这项技术来减少或消除机器人视觉系统中的遮挡的研究人员之一。
Yoshioka解释说:“我们的系统是通过感知通常的天顶传感器(称之为直接感知)来工作的，并通过直接感知结果来检测遮挡。”“我们设置了一个最佳倾斜角度的传感器，这样我们就可以通过反射传感有效地消除遮挡。”
Yoshioka和他的同事提出的新的机器人视觉方法与现有系统相比有几个优势。首先，它可以使用廉价的镜子和倾斜单元来实现，因此它节省了购买多个昂贵的3D传感器的成本。此外，由传感器执行的倾斜运动是一个简单的单轴运动，可以比集成传感器的机器人移动四肢感知周围其他部分的速度快得多。
吉冈说:“我们的系统通过实时的直接传感结果检测场景中的遮挡，并使用遮挡区域坐标，计算出最佳倾斜角度。”“因此，即使场景中的机器人四处移动，我们的系统也不需要重新编程，它可以自适应地减少遮挡。”
传感和检测结果显示与几个传感设置。研究人员的系统(直接+反射)可以显著减少遮挡和误检。传感结果与场景中使用两个传感器时的结果相似。资料来源:吉冈等人。
吉冈和他的同事们用COBOTTA进行了一系列实验，评估了他们的系统。COBOTTA是丰田旗下日本电装公司开发的一种机械臂。他们发现，与直接传感系统相比，他们的系统在精确度上有显著提高。值得注意的是，该团队能够达到与使用两个3D传感器的机器人传感系统相同的检测精度。
在未来，本文提出的新方法可以用于改善现有和新兴机器人系统的性能、机动性和导航能力。与此同时，吉冈和他的同事们计划探索进一步提高系统性能的方法。
吉冈说:“到目前为止，我们的系统只使用了一面镜子。”“将其扩展到多镜设置将是我们未来研究的方向。通过添加更多的镜子，我们可以使系统适应更有挑战性的情况和环境(例如，多机器人设置)。”
吉冈最近离开了东芝。这里所表达的观点都是他个人的观点，并不代表公司的观点或意见。
