Un système de vision robotique qui diminue les occlusions à l’aide de reflets miroir

Un système de vision robotique qui diminue les occlusions à l'aide de reflets miroir

Le concept de notre système de détection de réflexion basé sur l’inclinaison. Crédit : Yoshioka et al.

Pour naviguer dans leur environnement de manière sûre et efficace, les robots doivent être soutenus par un système de vision par ordinateur hautement performant. L’un des plus grands défis lors du développement de systèmes de vision par ordinateur pour les robots est de limiter les occlusions afin que le robot puisse détecter la plupart de son environnement.

Des chercheurs de Toshiba Corporation ont récemment développé un système de vision robotique qui pourrait réduire les occlusions dans les systèmes de vision robotique. Ce système, présenté dans un article prépublié sur arXiv, utilise des miroirs inclinables pour augmenter l’espace couvert par les capteurs d’un robot.

« L’occlusion est un grand défi dans les systèmes de vision robotique », a déclaré Kentaro Yoshioka, l’un des chercheurs qui a mené l’étude. Tech Xplore. « Les occlusions peuvent provoquer des erreurs dans la perception du robot, causant des oublis ou pire, même endommager le robot ou les objets. »

Jusqu’à présent, les chercheurs ont conçu deux approches principales pour réduire les occlusions dans les systèmes de vision robotique. Le premier est basé sur l’installation de plusieurs capteurs ou caméras dans les environnements qu’un robot explore et le second sur l’intégration de capteurs directement sur les robots mobiles. Bien que ces approches puissent diminuer les occlusions, elles ont toutes deux des limites importantes.

« Une façon de réduire les occlusions dans les systèmes de vision robotique consiste à installer plusieurs capteurs sur le lieu de travail », a déclaré Yoshioka. « Bien qu’il s’agisse d’une approche simple, elle peut réduire efficacement les occlusions sans affecter le robot. Cependant, cette approche augmente considérablement le coût du capteur. Alternativement, nous pouvons également installer des capteurs sur le robot lui-même et réduire les occlusions en manipulant le robot pour détecter à partir de plusieurs points de vue. Bien que le coût du capteur puisse être réduit, cela nuit à l’efficacité du travail du robot. »






Vidéo montrant le robot en action. Crédit : Yoshioka et al.

Pour éliminer les occlusions des systèmes de vision des robots, Yoshioka et ses collègues ont proposé un nouveau mécanisme qui incline les capteurs pour faire face à un miroir, puis récupère des images de l’environnement réfléchies sur le miroir. Bien que d’autres études aient expérimenté la détection 3D via des réflexions de miroir, cette équipe de chercheurs a été parmi les premières à exploiter cette technique pour réduire ou éliminer les occlusions dans les systèmes de vision robotique.

« Notre système fonctionne en détectant à partir du capteur zénithal habituel (appelé détection directe) et en détectant l’occlusion à partir des résultats de la détection directe », a expliqué Yoshioka. « Nous avons réglé l’inclinaison du capteur avec un angle d’inclinaison optimal afin que nous puissions éliminer efficacement les occlusions avec la détection par réflexion. »

La nouvelle approche de vision robotique proposée par Yoshioka et ses collègues présente plusieurs avantages par rapport aux systèmes existants. Premièrement, il peut être réalisé à l’aide de miroirs et d’unités d’inclinaison bon marché, ce qui permet d’économiser le coût d’achat de plusieurs capteurs 3D coûteux. De plus, le mouvement d’inclinaison effectué par les capteurs est un simple mouvement à axe unique qui peut être effectué beaucoup plus rapidement qu’un robot doté de capteurs intégrés ne déplacerait ses membres pour détecter d’autres parties de son environnement.

« Notre système détecte l’occlusion dans la scène à partir des résultats de la détection directe à la volée, et en utilisant les coordonnées de la zone d’occlusion, l’angle d’inclinaison optimal est calculé », a déclaré Yoshioka. « Ainsi, même si le robot dans la scène se déplace, notre système n’a pas besoin d’être reprogrammé et il peut réduire les occlusions de manière adaptative. »

Un système de vision robotique qui diminue les occlusions à l'aide de reflets miroir

Les résultats de détection et de détection sont affichés avec plusieurs configurations de détection. Le système des chercheurs (Direct+Reflection) peut réduire considérablement les occlusions et les erreurs de détection. Les résultats de détection sont similaires à ceux obtenus lors de l’utilisation de deux capteurs dans la scène. Crédit : Yoshioka et al.

Yoshioka et ses collègues ont évalué leur système dans une série d’expériences utilisant COBOTTA, un bras robotique développé par DENSO, une société japonaise appartenant à Toyota. Ils ont découvert que leur système entraînait une amélioration significative de la précision par rapport aux systèmes de détection directe. Remarquablement, l’équipe a pu atteindre la même précision de détection que celle obtenue par les systèmes de détection de robots qui utilisent deux capteurs 3D.

À l’avenir, la nouvelle approche présentée dans ce récent article pourrait être utilisée pour améliorer les performances, la mobilité et les capacités de navigation des systèmes robotiques existants et émergents. Pendant ce temps, Yoshioka et ses collègues prévoient d’explorer des moyens d’améliorer davantage les performances de leur système.

« Jusqu’à présent, notre système n’utilisait qu’un seul miroir », a déclaré Yoshioka. « L’étendre aux configurations multi-miroirs sera notre orientation pour les recherches futures. En ajoutant plus de miroirs, nous pouvons adapter le système à des scénarios et des environnements plus difficiles (par exemple, des configurations multi-robots). »

Yoshioka a récemment quitté Toshiba. Toutes les opinions exprimées ici sont les siennes et n’expriment pas les vues ou opinions de la société.


Un cadre pour la recherche de trajectoire de robot dans des environnements non structurés


Plus d’information:
Kentaro Yoshioka et al, À travers le miroir : diminution des occlusions dans les systèmes de vision robotique avec réflexions miroir (2021). arXiv:2108.13599v1 [cs.RO], arxiv.org/abs/2108.13599

© 2021 Réseau Science X

Citation: Un système de vision robotique qui diminue les occlusions à l’aide de reflets miroir (2021, 21 septembre) récupéré le 21 septembre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-09-robot-vision-diminishes-occlusions-mirror.html

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