空间智能——室内机器人SLAM技术展望.pdf

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1、空间智能室内机器人SLAM技术展望史雪松英特尔中国研究院2019.3愿景：服务机器人在5-10年内广泛进入生活低成本多功能智能交互自适应学习安全保障2机器人需要哪些智能？sensorfusionlocalizationmapping自主运动pathplanningreinforcementnavigationlearning3Dsceneunderstandingtaskplanningmotionplanning人机交互imitation智能操纵learningintentioncollisionNLUdynamic

2、sdetectiondetection3场景理解的基础——定位与建图我在哪里？周围什么样子？定位传感器数据建图SLAM:同时定位与建图SimultaneousLocalizationandMapping4SLAM的研究路线state-of-the-arts开源SLAM方案LifelongSLAM空间智能视角变化场景和光照变化物体和空间理解少量运动物体大量运动物体知识存储和推理一次性应用冷启动持续学习长期建图自然语言交互5LifelongSLAM：一个例子真实场景拍摄间隔：<10h6LifelongSLAM：一个例子OR

3、B特征匹配7LifelongSLAM数据集+挑战赛•真实场景（家庭/办公室/营业场所）•每个场景多次访问•真实机器人+商用传感器（RealSenseD435i：RGB+depth+IMU）•高质量groundtruth轨迹（高速相机定位系统+高精度激光雷达）•为lifelongSLAM设计的评价指标（定位精度+错误率+重定位准确率）•数据优先提供给LifelongSLAMCompetition@IROS’19参赛队伍现正招募•参赛队伍•赞助商•数据贡献者组织者:佘琪,史雪松,张益民,乔飞(清华),RosaChan(Ci

4、tyU)8LifelongRoboticVision网站已经上线！9SLAM的研究路线state-of-the-arts开源SLAM方案LifelongSLAM空间智能视角变化场景和光照变化物体和空间理解少量运动物体大量运动物体知识存储和推理一次性应用冷启动持续学习长期建图自然语言交互10如何打造空间智能？移动的智能体单个时刻的需要融合形成内在的观测不完整前后观测世界模型变化的环境-统一的坐标系和数据表示-充分的几何和语义信息以便融合-能生成人类可理解的表示推理▶传控感知理解决策感制器▶+世界模型▶器11语义地图：世界

5、模型1.012FASTMapping：高效稠密建图ROS包OctoMap:explicitoctreerepresentationAverageTimeCostperFrame(ms)preprocessintegrationpublishoctomap_mapping:<3FPS•pointcloudinput1236.86•efficientspacemodelingTestedwithCorei77600U•costlymemoryoperationsCOM-Eboardfast_mapping:10-30FPS

6、FASTMapping:implicitoctree+hashing•depthimageinput16Xfaster!•efficientmemoryoprationshashtable•optimizedmappingpipeline•advancedprobabilisticfusion7650.77•flexiblevoxelrepresentation•OpenMPsupportflatarraymemorypoolofoctreenodesA.Hornungetal.OctoMap:AnEfficientP

7、robabilistic3DMappingFrameworkBasedonOctrees.AutonomousRobots201313E.Vespaetal.EfficientOctree-BasedVolumetricSLAMSupportingSigned-DistanceandOccupancyMapping.IEEERAL2018fast_mapping(IntelLabsChina)octomap_mapping14实时语义建图fast_mapping+MobileNet-SSD15语义地图的作用更鲁棒的位姿

8、估计更精确的语义信息•排除动态物体•利用几何信息提升精度e.g.DS-SLAM.IROS2018•融合多角度观测提升精度•更依赖不易移动的元素•更依赖最近观测到的特征语义地图更智能的交互自主学习能力•自然语言导航/操纵指令•自主检测语义冲突•空间相关概念•自主分割未知物体•物体信息问答•自主生成训练数据•智能避障行为e.g.Cus