А.М. Андреев¹, В.С. Колесников², В.М. Черненький³

1,3 МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)

2 Пензенский государственный университет (г. Пенза, Россия)

1 arkandreev@gmail.com;  3 iu5vmch@mail.ru

Постановка проблемы. Сегодня робототехника развивается как никогда стремительно во многом благодаря ИИ. Вычислительные мощности растут, и это открывает возможности для применения алгоритмов ИИ для маломощных устройств. Сложность состоит лишь в тестировании. Если в случае с моделями регрессии или классификации можно взять готовый датасет, построить модель и оценить результаты обучения, то в случае с робототехникой необходим осязаемый прототип, на котором можно непосредственно протестировать работу как самого алгоритма, так и системы в целом. На рынке таких решений немного и они дорогостоящие. В статье предлагается решение задачи построения такого прототипа, на котором возможно тестирование алгоритмов компьютерного зрения.

Цель. Спроектировать платформу наземного колесного робота для тестирования алгоритмов компьютерного зрения.

Результаты. Спроектированный прототип делится на три главных модуля: 1) модуль питания; 2) двигательный модуль;
3) главный вычислительный модуль. Каждый модуль достаточно независимый от других модулей, чтобы его модифицировать в индивидуальном порядке. Главными девайсами разработанного прототипа являются Arduino и Raspberry pi 4 (Raspberry pi 4 –устройство, на котором происходит обработка алгоритмов компьютерного зрения). Raspberry pi 4 работает на процессоре архитектуры ARMv8. Для тестирования прототипа подойдет алгоритм построения траектории движения, написанный специально под данную архитектуру процессоров, основанный на вычислении оптического потока методом Канаде-Лукаса-Томаси – ARM-VO.

Практическая значимость. Данный прототип имеет относительно низкую стоимость, в связи с чем является доступным для использования. Он будет полезен разработчикам мобильных наземных беспилотных роботов и разработчикам систем компьютерного зрения как в качестве недорогого инструмента для изучения компьютерного зрения и робототехники, так и для тестирования разрабатываемых алгоритмов. Прототип позволяет тестировать алгоритмы компьютерного зрения как часть робототехнической системы. Разработанное устройство без труда модифицируется, что позволяет дорабатывать его под различные цели.

Андреев А.М., Колесников В.С., Черненький В.М. Проектирование программно-аппаратной платформы беспилотного мобильного робота для решения задачи построения траектории движения // Динамика сложных систем. 2020. T. 14. № 4. С. 5-12. DOI: 10.18127/j19997493-202004-01.

1. «Трекинг точек. Lucas-Kanade» [Электронный ресурс]. Дата последнего обновления: 10.09.2011. Дата обращения: 20.05.2020. URL:http://blog.scaytrase.ru/computer_vision/369.
2. «ARM-VO: 8 FPS monocular visual odometry on Raspberry Pi 3» [Электронный ресурс]. Дата обращения: 20.05.2020. URL:http://imrid.net/?p=4045;
3. «ARM-VO: an efficient monocular visual odometry for ground vehicles on ARM CPUs» [Электронный ресурс]. Дата последнего обновления: 31.05.2019. Дата обращения: 20.05.2020. URL:https://link.springer.com/article/10.1007/s00138-019-01037-5.
4. «Raspberry Pi 4 vs Raspberry Pi 3B+: Battle of the Pis 2020» [Электронный ресурс]. Дата последнего обновления: 08.02.2020. Дата обращения: 22.05.2020. URL:https://www.youtube.com/watch-v=D_sXMSe1bpo;
5. «Arduino Blue» [Электронный ресурс]. Дата обращения: 20.04.2020. URL: https://sites.google.com/stonybrook.edu/arduinoble.