衛星だけではない。知っておくべき無人航空機の空間認識!【AI論文】

✔️UAV(無人式航空機)の空間および対象物の自立的な認識方法は課題が残っている

✔️本実験のUAVシステムは正確な空間・対象物の認識に成功した。

✔️安価なオンボードコンピューターでも運搬対象の対象物を認識するためのアルゴリズムやSVRによる位置把握のサポートで対象の把握は可能となる。

無人航空機による対象物の把握が今後の私たちの生活にさらなる発展をもたらすかもしれない。
宅配ドローンの荷物配送や自動での集荷対応が年内にも実現すると言われている中、無人航空機の精密な仕事ぶりを支える技術にさらなる進歩をもたらす研究者たちがいる。

中国は広東省にある中山大学のLishan Linたちだ。

それでは、詳細を見てみよう。

視覚ベースの空間認識

無人式航空機・UAV(Unmanned Autonomous Vehicle)にとって視覚ベースの空間認識は、空中から対象物に対して一定の動作を行う際、重要な要素となる。一方で、UAVシステムの開発において今尚たくさんの課題を残している分野として知られる。

本論文では、対象の物体を把握するための視覚ベースでのシステムを回転翼無人航空機(UAV)を用いて提案する。 今回用いたUAVシステムには、単眼カメラ、3本のグリッパー付ロボットアーム、およびJetson TK1モデルのコンピューターを搭載した。空中での空間把握を行うにあたって、信頼性の高い視覚情報の検出と制御方式が必要となった。リアルタイムで対象オブジェクトを検出・追跡するため視覚情報における関心領域・ROI(Region of Interest)を正確に推定するアルゴリズムを提示した。その後、相関関係を視覚フィルターベースで分類した。

Figure 9 本実験における回転翼無人航空機

空間把握の成功率

また、空間把握の成功率を高めるため、サポートベクトル回帰・SVR(Support Vector Regresssion)ベースでの位置の把握を検討した。算出された位置座標とUAVの状態を考慮し、UAVとロボットアームの新しい制御法則を模索。検証方法としては広範囲シミュレーションと屋外飛行実験を行った。

Figure 9 無人航空機の自律式空間把握テストの実証実験
(a)アプローチ(接近)フェーズ
(b,c)空間認識フェーズ
(d)対象物の確保および一定高度までの上昇フェーズ

正常な動作

本研究の結果としては、提案した視覚ベースの空中空間把握システムが、回転翼無人航空機内で正常に動作し、対象物を自律的かつ正確に空間把握することができることを示した。

参照論文

Lishan Lin, Yuji Yang, Hui Cheng and Xuechen Chen, “Autonomous Vision-Based Aerial Grasping for Rotorcraft Unmanned Aerial Vehicles”. Sensors19(15), 3410 (2019).

DOI: 10.3390/s19153410

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