Челябинск: инновационный метод локализации объектов

Челябинские учёные разработали инновационный метод локализации объектов с использованием одной панорамной камеры и лазерного луча.

Представьте себе робота, которому нужно найти конкретный объект среди множества красных предметов. Яркий свет лазера создаёт блики на поверхностях, усложняя задачу. Однако российские исследователи успешно решили эту проблему, создав метод, основанный на монокулярном всенаправленном зрении и структурированных световых линиях.

Традиционно для определения расстояния роботам требуются две камеры (стереозрение) или дорогостоящие лазерные дальномеры (лидары). Новый подход предлагает более экономичное решение: панорамная камера с углом обзора 180°, линейный лазер (650 нм) и интеллектуальный алгоритм. Этот алгоритм в реальном времени выделяет лазерную линию на объекте и преобразует её координаты в трёхмерное положение цели.

Доцент кафедры «Электропривод, мехатроника и электромеханика» факультета «Мехатроника и робототехника» Иван Холодилин отметил, что система стала компактнее и надёжнее. «Меньше датчиков — меньше проблем с калибровкой и синхронизацией. Панорамная камера позволяет роботу видеть всё вокруг, включая пространство «за углом».

Главное преимущество разработки — способность алгоритма работать в сложных условиях, где традиционные методы неэффективны. Это включает тёмные и глянцевые поверхности, красные объекты, зеркальные блики и частичное перекрытие лазерной линии.

Алгоритм действует как «реставратор» лазерного следа. Специальная многопороговая обработка в цветовом пространстве удаляет помехи, морфологические операции «восстанавливают» разрывы линии, а кластеризация и построение минимального остовного дерева обеспечивают непрерывность полосы даже при частичных перекрытиях.

Технология идеально подходит для роботизированной сортировки и перекладки деталей, контроля положения объектов на конвейере и работы в условиях с агрессивной оптической средой (блики, переотражения).

Новая разработка носит импортозамещающий характер, так как её стоимость значительно ниже, чем у зарубежных лидаров. Панорамная камера и линейный лазер обходятся примерно в 10 тысяч рублей, тогда как качественные лидары стоят сотни тысяч.

Однако есть и «спорный» момент — распознавание объектов нейросетью, занимающее около 2,93 секунды (86,2% общего времени). Планируется оптимизировать этот этап с использованием более мощных графических ускорителей и компактных нейросетевых архитектур, что позволит приблизиться к работе в реальном времени.

Как пишет портал «Новости Промышленности | Машньюс», разработка челябинских учёных вписывается в глобальный тренд отказа от дорогостоящих датчиков в пользу «умного зрения» и активных методов подсветки, открывая новые возможности для создания доступных и компактных робототехнических систем в промышленности.