交大研發掃地機器人會定位、建圖 還會閃避障礙物

交大電機系教授宋開泰團隊研發的掃地機器人遇到前方有障礙物時,機器人會自動調整角速度來閃避障礙物,並減慢線速度避免碰撞到障礙物。圖/宋開泰提供
交大電機系教授宋開泰團隊研發的掃地機器人遇到前方有障礙物時,機器人會自動調整角速度來閃避障礙物,並減慢線速度避免碰撞到障礙物。圖/宋開泰提供

許多人家裡都會備掃地機,讓家中地板隨時保持清潔,但目前市面上的掃地也存在掃不乾淨、遇到障礙物可能先撞上去再轉向等問題,國立交通大學電機工程學系教授宋開泰團隊與廣達電腦花費2年時間,投入「掃地機器人路徑規劃」計畫,開發「嵌入式影像同步定位」與「建立地圖」技術,賦予掃地機器人定位與導航的功能,讓機器人自動建立環境地圖,發揮最佳清潔效率外,遇到障礙物還會自動閃躲,不再亂撞家具。

宋開泰表示,機器人功能已擴展到居家生活的應用服務,而掃地機器人是一個成功進入家用的例子。不過,掃地機器人多半隨機移動清掃,當碰到障礙物時才會轉向,也造成整體清潔效率變差,因此團隊在機器人上加入感測器和嵌入式CPU的計算能力,開發出一種輕量化的vSLAM演算法,讓機器人可以自動建立環境地圖,並依據環境地圖自動規劃最佳清潔路徑。

宋開泰透露交大目前研發的掃地機器人可自動規劃掃地路徑,路徑則走迴紋針型(Zig-Zag),也是團隊研究發現是目前最有效率的清潔路徑,清掃過程中,若遇到不預期的障礙物,包含物品或路過的寵物、家人等,掃地機器人可透過紅外線功能偵測而閃躲障礙物後,再回到回來規劃的路徑繼續執行任務。

「自動閃躲的技術,對現行的自駕車的應用與服務型機器人的應用都有很大的幫助」,宋開泰表示,未來醫院可能可以設置如送藥、送件的簡單任務,讓機器人取代人力,這樣機器人獨自執行任務時也不會撞到其他人;他也說,未來在校園內看到機器人在走廊或教室掃地的景象也指日可待,甚至可以透過較大型的設備,設計成戶外打掃的機器人也不是不可能。

交大電機系教授宋開泰團隊研發的掃地機器人備有Realsense D435 RGB-D攝影機,可同時提供640×480像素且每秒30張的彩色影像和深度影像。圖/宋開泰提供
交大電機系教授宋開泰團隊研發的掃地機器人備有Realsense D435 RGB-D攝影機,可同時提供640×480像素且每秒30張的彩色影像和深度影像。圖/宋開泰提供
交大電機系教授宋開泰團隊研發的掃地機器人會透過vSLAM建立2D柵格地圖後,再規劃掃地路徑。圖/宋開泰提供
交大電機系教授宋開泰團隊研發的掃地機器人會透過vSLAM建立2D柵格地圖後,再規劃掃地路徑。圖/宋開泰提供
交大電機系教授宋開泰團隊研發的掃地機器人建立2D柵格地圖後,規劃出類似迴紋針型的掃地路徑。圖/宋開泰提供
交大電機系教授宋開泰團隊研發的掃地機器人建立2D柵格地圖後,規劃出類似迴紋針型的掃地路徑。圖/宋開泰提供

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