九號(hào)機(jī)器人segway robotics團(tuán)隊(duì)榮獲iros 2019 slam挑戰(zhàn)賽冠軍

11月4日,全球機(jī)器人規(guī)模最大的學(xué)術(shù)會(huì)議之一——ieee智能機(jī)器人與系統(tǒng)國(guó)際會(huì)議(iros)正式開(kāi)幕,大會(huì)吸引了4000多名世界各地的機(jī)器人、自動(dòng)化系統(tǒng)及人工智能等領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人士、頂尖研究團(tuán)隊(duì)代表及企業(yè)界人士參加交流。除了聚焦最新機(jī)器人研究成果,iros還會(huì)舉辦機(jī)器人比賽,以更為直接而又輕松的方式展現(xiàn)機(jī)器人的魅力。今年的機(jī)器人挑戰(zhàn)賽聚焦機(jī)器視覺(jué)前沿領(lǐng)域,旨在通過(guò)比賽探索,賦予ai終生學(xué)習(xí)能力。當(dāng)天,iros 2019大會(huì)正式揭曉了lifelong slam挑戰(zhàn)賽結(jié)果,來(lái)自九號(hào)機(jī)器人有限公司的segwayrobotics團(tuán)隊(duì)以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)獲得了冠軍。

代替人類(lèi)從事繁重、危險(xiǎn)的工作,一直是機(jī)器人研究的終極目標(biāo)。機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中具有實(shí)用性,必需要響應(yīng)和適應(yīng)人類(lèi)與環(huán)境的變化,而機(jī)器人的「眼睛」——機(jī)器視覺(jué),可以通過(guò)光學(xué)裝置和傳感器讓機(jī)器人通過(guò)圖像認(rèn)知周?chē)h(huán)境,并做出相應(yīng)的判斷和決策。

今年的iros機(jī)器人挑戰(zhàn)賽有兩項(xiàng),lifelong slam - 適應(yīng)場(chǎng)景變化的定位算法競(jìng)賽就是其中之一,比拼的是機(jī)器人通過(guò)視覺(jué)進(jìn)行持續(xù)自我定位的能力。

slam全稱(chēng)“同時(shí)定位與建圖”,旨在使機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中能夠自主估計(jì)自身所處的位置和姿態(tài),是機(jī)器人領(lǐng)域的核心問(wèn)題之一。通俗一點(diǎn)來(lái)說(shuō),slam指的是當(dāng)機(jī)器人來(lái)到一個(gè)完全陌生的環(huán)境時(shí),它需要精準(zhǔn)地建立時(shí)間和空間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,并能完美地知道:我剛才在哪里,現(xiàn)在在哪里?我看到了什么,現(xiàn)在看到的和之前看到的有什么不一樣?我剛走過(guò)的軌跡抖嗎,我現(xiàn)在的位置飄嗎?如果我迷路了我該怎么辦,我還能追蹤到自己的軌跡嗎?

一般大家研究slam往往著重考察機(jī)器人在靜態(tài)環(huán)境中或在包含某些明顯動(dòng)態(tài)特性(例如移動(dòng)人和物體)場(chǎng)景中的定位精準(zhǔn)度,而忽視場(chǎng)景變化帶來(lái)的定位失敗和錯(cuò)誤匹配問(wèn)題。例如,在家庭場(chǎng)景中,大多數(shù)物品是可移動(dòng)、可變形的,同一個(gè)客廳第二天經(jīng)過(guò)整理,機(jī)器看到的世界和第一天相比已經(jīng)發(fā)生了巨變,此時(shí)slam能否重定位成功?這種動(dòng)態(tài)變化對(duì)機(jī)器(重新)定位的魯棒性和地圖的可重用性構(gòu)成了挑戰(zhàn)。

因此,本次比賽提出定位成功率這一指標(biāo),著重考察slam算法能否在視角、光照和場(chǎng)景布置發(fā)生變化時(shí)穩(wěn)定識(shí)別自身位置,從而支持機(jī)器人的長(zhǎng)期部署。

為配合本賽事,研究人員制作發(fā)布了全新的slam數(shù)據(jù)集——openloris-scene。與以往slam數(shù)據(jù)集相比,openloris-scene中包含的場(chǎng)景更貼近生活,傳感器配置更豐富,并且對(duì)每個(gè)場(chǎng)景多次錄制,從而包含真實(shí)生活導(dǎo)致的場(chǎng)景變化。openloris-scene數(shù)據(jù)集將成為slam算法能否支持機(jī)器人真實(shí)部署的試金石。

openloris-scene使用九號(hào)機(jī)器人segway robotics團(tuán)隊(duì)研發(fā)的segway配送機(jī)器人s1來(lái)收集數(shù)據(jù)。據(jù)了解,目前市面上能夠支持加裝很多傳感器來(lái)采集制數(shù)據(jù),并能在人群中行走的,只有segway配送機(jī)器人s1。s1上加裝了realsense d435i攝像機(jī)和realsense t265攝像機(jī)兩個(gè)傳感器來(lái)采集圖像數(shù)據(jù),兩者均安裝在大約1m的固定高度上。s1還提供了車(chē)輪編碼器 odometry里程計(jì)數(shù)據(jù)。

自7月份上線(xiàn)以來(lái),比賽吸引了來(lái)自全球數(shù)十只隊(duì)伍參與,其中不乏北大,上海交大等實(shí)力強(qiáng)悍的科研團(tuán)隊(duì)加入賽事。在經(jīng)過(guò)數(shù)月的算法比拼后,segway robotics團(tuán)隊(duì)和上海交大決賽得分超過(guò)90分,而作為參考基準(zhǔn)的orb_slam2、vins-mono等主流算法只能得到不到40分。

據(jù)參賽工程師說(shuō),segway robotics團(tuán)隊(duì)在segway配送機(jī)器人s1原有的定位算法框架下,融合了深度學(xué)習(xí)的特征匹配和場(chǎng)景重定位,使機(jī)器人通過(guò)視覺(jué)進(jìn)行持續(xù)自我定位的能力大大提高,綜合評(píng)估分?jǐn)?shù)第一。

本次奪冠,是對(duì)segway robotics在slam方向多年的技術(shù)累積的充分肯定,尤其在slam算法實(shí)用化的方面。在商業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的真實(shí)環(huán)境中,視覺(jué)感知會(huì)面臨諸多挑戰(zhàn):環(huán)境和光照變化;無(wú)紋理環(huán)境, 動(dòng)態(tài)環(huán)境等。segway robotics的算法框架融合的多傳感器信息,包括魚(yú)眼相機(jī),慣性測(cè)量器件以及底盤(pán)編碼器,使定位算法更加穩(wěn)定。同時(shí),通過(guò)不斷的優(yōu)化地圖和合并地圖增加視覺(jué)感知的范圍,提高機(jī)器人的重新定位(relocalization)的概率。通過(guò)這次比賽, 驗(yàn)證了segway robotics算法的實(shí)時(shí)定位的性能, 以及在大規(guī)模室內(nèi)環(huán)境中建立一致地圖的能力。

據(jù)了解segway robotics隸屬于九號(hào)機(jī)器人,致力于機(jī)器人創(chuàng)新領(lǐng)域的業(yè)務(wù)。從2015年起,該團(tuán)隊(duì)就深耕機(jī)器人領(lǐng)域,專(zhuān)注于研發(fā)、生產(chǎn)和推廣針對(duì)個(gè)人消費(fèi)者和企業(yè)級(jí)市場(chǎng)的智能機(jī)器人,擁有全球領(lǐng)先的人工智能(ai)算法研發(fā)能力,以及硬件整機(jī)的研發(fā)與量產(chǎn)能力。

2018年8月,該團(tuán)隊(duì)發(fā)布了賽格威配送機(jī)器人s1,與美團(tuán)、餓了么均建立了戰(zhàn)略合作,并累計(jì)完成5000余公里的實(shí)地運(yùn)行。在第一代機(jī)器人基礎(chǔ)上,該團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了第二代室內(nèi)配送機(jī)器人s2,在產(chǎn)品多方面性能上進(jìn)行了升級(jí),采用與s1深度攝像頭成本相近但可視角度更大的lds lidar,與視覺(jué)傳感器融合后的導(dǎo)航系統(tǒng),定位精度更高,視覺(jué)盲區(qū)更少,可以輕松檢測(cè)到人腳或臺(tái)階,并做出適當(dāng)應(yīng)對(duì)反應(yīng)。同時(shí),該團(tuán)隊(duì)還主導(dǎo)研發(fā)了segway室外配送機(jī)器人x1。

segway robotics一直很重視學(xué)術(shù)前沿和工程落地探索相結(jié)合,每年都會(huì)投入人力和實(shí)習(xí)生項(xiàng)目在參加各種學(xué)術(shù)會(huì)議賽事。在剛剛結(jié)束的兩年一屆的由北航、商湯科技、中科院、中大舉辦的 iccv 2019(international conference on computer vision)人-物交互檢測(cè)競(jìng)賽中,segway robotics 還派出了自己培養(yǎng)的實(shí)習(xí)生隊(duì)伍,獲得了【現(xiàn)實(shí)生活場(chǎng)景的人和物體的關(guān)系交互檢測(cè)】項(xiàng)目的第二名?？磥?lái),九號(hào)機(jī)器人segway robotics團(tuán)隊(duì)的機(jī)器人技術(shù)還是相當(dāng)先進(jìn)的,不知道為何這家公司在宣傳上卻如此低調(diào)。