Acompañamiento de astronautas simultáneos y navegación visual en un entorno intravehicular semiestructurado y dinámico
Autores: Zhang, Qi; Fan, Li; Zhang, Yulin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Acompañamiento de astronautas simultáneos y navegación visual en un entorno intravehicular semiestructurado y dinámico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Aplicación
Asistentes robóticos intravehiculares
Astronauta
Navegación visual
Marco
Modelo probabilístico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La aplicación de asistentes robóticos intravehiculares (IRA) puede ahorrar valiosas horas de trabajo para los astronautas en estaciones espaciales. Existen varios tipos de IRA, como un dron acompañante que trabaja en microgravedad y un robot humanoide diestro para operaciones colaborativas. En cualquier caso, la capacidad de navegar y trabajar junto a los astronautas humanos sienta las bases para su implementación. Para abordar este problema, este documento propone el marco de acompañamiento simultáneo de astronautas y navegación visual. El marco contiene un detector de astronautas personalizado, un sistema de navegación intravehicular y un modelo probabilístico para el seguimiento visual de astronautas y la predicción de movimiento. El detector personalizado está diseñado para ser ligero y ha logrado un rendimiento superior (AP@0.5 del 99.36%) para la detección de astronautas en diversas posturas y orientaciones durante actividades intravehiculares. Se propone un método de navegación visual basado en mapas para una localización precisa y de 6DoF (1~2 cm, 0.5 grados) en entornos semi-estructurados. Para garantizar la robustez de la navegación en escenas dinámicas, se filtran los puntos de características dentro de las cajas delimitadoras detectadas. El modelo probabilístico se formula en base al sistema de navegación basado en mapas y al detector de astronautas personalizado. Tanto la correlación de trayectorias como las pistas de similitud geométrica se incorporan al modelo para un seguimiento visual estable y una estimación de trayectoria del astronauta. El marco general permite que el asistente robótico rastree y distinga al astronauta atendido de manera eficiente durante las actividades intravehiculares y proporcione un servicio anticipado mientras está en locomoción. El rendimiento general y la superioridad del marco propuesto se verifican a través de extensos experimentos en tierra en un modelo de estación espacial.
Descripción
La aplicación de asistentes robóticos intravehiculares (IRA) puede ahorrar valiosas horas de trabajo para los astronautas en estaciones espaciales. Existen varios tipos de IRA, como un dron acompañante que trabaja en microgravedad y un robot humanoide diestro para operaciones colaborativas. En cualquier caso, la capacidad de navegar y trabajar junto a los astronautas humanos sienta las bases para su implementación. Para abordar este problema, este documento propone el marco de acompañamiento simultáneo de astronautas y navegación visual. El marco contiene un detector de astronautas personalizado, un sistema de navegación intravehicular y un modelo probabilístico para el seguimiento visual de astronautas y la predicción de movimiento. El detector personalizado está diseñado para ser ligero y ha logrado un rendimiento superior (AP@0.5 del 99.36%) para la detección de astronautas en diversas posturas y orientaciones durante actividades intravehiculares. Se propone un método de navegación visual basado en mapas para una localización precisa y de 6DoF (1~2 cm, 0.5 grados) en entornos semi-estructurados. Para garantizar la robustez de la navegación en escenas dinámicas, se filtran los puntos de características dentro de las cajas delimitadoras detectadas. El modelo probabilístico se formula en base al sistema de navegación basado en mapas y al detector de astronautas personalizado. Tanto la correlación de trayectorias como las pistas de similitud geométrica se incorporan al modelo para un seguimiento visual estable y una estimación de trayectoria del astronauta. El marco general permite que el asistente robótico rastree y distinga al astronauta atendido de manera eficiente durante las actividades intravehiculares y proporcione un servicio anticipado mientras está en locomoción. El rendimiento general y la superioridad del marco propuesto se verifican a través de extensos experimentos en tierra en un modelo de estación espacial.