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2022 Fiscal Year Research-status Report

Development of Lifelong SLAM System for Service Robots using Deep Semantic Information

Research Project

Project/Area Number 21K14115
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Ravankar Ankit  東北大学, 工学研究科, 特任准教授 (40778528)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
KeywordsSLAM / Navigation / Deep Learning / Semantic Understanding / Path Planning / Robotics
Outline of Annual Research Achievements

This study aims to develop a lifelong semantic navigation system for mobile robots in dynamic environments by addressing two main problems, 1. Semantic understanding of everyday objects in indoor environments for long-term mapping and navigation, and 2. Planning under uncertainty for object search, detection, and exploration using multi-layered semantic maps. Data collection in simulated and real environments and tests for search-based optimized planning has been conducted. The project aims to enhance human-robot interaction in service robots by providing deep understanding of daily objects and their associations with locations, and developing an ontology for lifelong learning. This system can improve performance in tasks like search and exploration in dynamic settings.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

In the fiscal year, we implemented and tested the proposed framework in both simulated and real environments, using a house-like setting for data collection and testing various mapping and navigation algorithms. We completed the multi-layered semantic map pipeline and heuristic search and planning in diverse scenarios. Sensor integration on the robot system and deep learning training on common household objects were accomplished. The project resulted in a new multi-layer semantic mapping framework with metric maps, object maps, and search region maps within the simulated house.

Strategy for Future Research Activity

In the next fiscal year, we plan to conduct a long-term mapping and navigation study within Tohoku University's living lab facility (a simulated house). We aim to enhance robot planning by adding new layers to the semantic map to account for human presence including layers for privacy and understanding social interactions for navigation. We also plan to extend the framework to incorporate multi-robots for improved object search in semantic maps and develop task allocation algorithms. Integration with IoT devices for speech-based interaction is also on the agenda. Lastly, we will test cutting-edge deep learning networks to optimize the power and performance efficiency of the navigation system.

Causes of Carryover

For next FY we plan to attend several international conferences (IEEE-CASE23, IEEE-IROS23, IEEE-ICRA23, IEEE/SICE SII24) and publish the research results in journal magazines. Purchase PC related parts, GPU, and test new sensors for the tests in indoor scenarios. Some miscellaneous budget is required to purchase electrical and mechanical components, batteries for the robot, sensor replacement parts, and other experiment related items.

  • Research Products

    (32 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (31 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] CARE: Cooperation of ai Robot Enablers to Create a Vibrant Society2023

    • Author(s)
      Ravankar Ankit A.、Tafrishi Seyed Amir、Salazar Luces Jose V.、Seto Fumi、Hirata Yasuhisa
    • Journal Title

      IEEE Robotics & Automation Magazine

      Volume: 30 Pages: 8~23

    • DOI

      10.1109/MRA.2022.3223256

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Driving Assistance for Personal Mobility Considering Sense of Agency Based on User’s Destination Estimation2022

    • Author(s)
      Akira Okamoto、Yusuke Tamura、Ankit Ravankar、Yasuhisa Hirata
    • Organizer
      ロボティクスシンポジア予稿集
  • [Presentation] PSM: A Predictive Safety Model for Body Motion Based On the Spring-Damper Pendulum2022

    • Author(s)
      Tafrishi Seyed Amir 、Ravankar Ankit A.、Hirata Yasuhisa
    • Organizer
      2022 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Automatic Dimensional Inspection System of Railcar Wheelset for Condition Monitoring2022

    • Author(s)
      Takeshi Emoto、Ankit A Ravankar、Abhijeet Ravankar、 Takanori Emaru、Yukinori Kobayashi
    • Organizer
      2022 61st Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers (SICE)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An object-oriented navigation strategy for service robots leveraging semantic information2022

    • Author(s)
      Akash Chikhalikar、Ankit A Ravankar、 Jose Victorio Salazar Luces、Seyed Amir Tafrishi、 Yasuhisa Hirata
    • Organizer
      2023 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of a Health Assist System through Character Recognition of Food Receipts2022

    • Author(s)
      Ravankar Abhijeet、Ravankar Ankit A.、Arpit Rawankar
    • Organizer
      The Twenty-Eighth International Symposium on Artificial Life and Robotics 2023 (AROB 28th 2023),
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cooperation of Assistive Robots to Improve Productivity in the Nursing Care Field2022

    • Author(s)
      Hirata Yasuhisa、Luces Jose Victorio Salazar、Ravankar Ankit A.、Tafrishi Seyed Amir
    • Organizer
      The International Symposium of Robotics Research (ISRR)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Robot Path Planning in Narrow Environments Using Improved Roadmap Sampling2022

    • Author(s)
      Ravankar Ankit A.、Ravankar Abhijeet、Seyed Amir Tafrishi、Jose Victorio Salazar Luces、 Yasuhisa Hirata
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2022
  • [Presentation] Dynamic Motion Planning For Mobile Robots Considering Moving Obstacles2022

    • Author(s)
      Ravankar Ankit A.、Ravankar Abhijeet、Seyed Amir Tafrishi、Jose Victorio Salazar Luces、 Yasuhisa Hirata
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2022
  • [Presentation] Simulation-based Mobile Robot Navigation for Precision Agriculture Monitoring Application2022

    • Author(s)
      Ravankar Ankit A.、Ravankar Abhijeet、Seyed Amir Tafrishi、Jose Victorio Salazar Luces、 Yasuhisa Hirata
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2022
  • [Presentation] Cooperative Navigation in Multi-Robot System2022

    • Author(s)
      Ravankar Abhijeet、Ravankar Ankit A.
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2022
  • [Presentation] Robot Exploration Algorithm for Structured Environment2022

    • Author(s)
      Ravankar Abhijeet、Ravankar Ankit A.
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2022
  • [Presentation] Distributed Docking Station System for Mobile Robots2022

    • Author(s)
      Ravankar Abhijeet、Ravankar Ankit A.
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2022
  • [Presentation] Multi-robot Navigation Using Improved Pheromone Trailing2022

    • Author(s)
      Ravankar Abhijeet、Ravankar Ankit A.
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2022
  • [Presentation] Video Stabilization Algorithm for Vineyard Robots2022

    • Author(s)
      Ravankar Abhijeet、Ravankar Ankit A.
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2022
  • [Presentation] 受動的な福祉用具の搬送を実現する自律走行ロボットの開発2022

    • Author(s)
      董宗昊, ホセサラザル, アンキットラワンカル, アミルタフリシ セイエド, 平田泰久
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2022
  • [Presentation] 複合現実技術を用いた介護動作教示システム2022

    • Author(s)
      青木吾郎, ホセサラザル, アンキットラワンカル, アミルタフリシ セイエド, 平田泰久
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2022
  • [Presentation] 転倒事故の回避を目的とした寄り添い型歩行支援ロボットの開発2022

    • Author(s)
      寺山隼矢, セイエドアミルタフリシ, アンキットラワンカル, ホセサラザル, 平田泰久
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2022
  • [Presentation] 障害物回避機能を搭載したアバターロボットによる没入型バーチャルウォーキング2022

    • Author(s)
      阪田 葵、Ankit A Ravankar、 Jose Victorio Salazar Luces、Seyed Amir Tafrishi、 平田泰久
    • Organizer
      第23回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2022)
  • [Presentation] 人に歩く挑戦を促す寄り添い型歩行支援ロボットの開発2022

    • Author(s)
      寺山隼矢,Seyed Amir Tafrishi、Ankit A Ravankar、 Jose Victorio Salazar Luces、平田泰久
    • Organizer
      第23回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2022)
  • [Presentation] スウィング型三輪自転車のための障害物回避制御2022

    • Author(s)
      千葉 魁志、Salazar Luces Jose Victorio、Ravankar Ankit、Tafrishi Seyed Amir、平田 泰久
    • Organizer
      第23回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2022)
  • [Presentation] 作図線検知に基づく路面標示の自動施工システムの開発2022

    • Author(s)
      堀 航輔、サラザル ホセ、ラワンカル アンキット、東 弘一朗、宇都宮 崇之、 平田 泰久
    • Organizer
      第23回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2022)
  • [Presentation] 単眼カメラによるレーン認識システムの開発2022

    • Author(s)
      山倉裕己、 ラワンカル・アビジート、 ラワンカル・アンキット
    • Organizer
      情報処理北海道シンポジウム2022
  • [Presentation] カメラ映像におけるプライバシー保護システムの開発 102022

    • Author(s)
      加藤源、 ラワンカル・アビジート、 ラワンカル・アンキット
    • Organizer
      情報処理北海道シンポジウム2022
  • [Presentation] 室内ロボットの接近報告アラームシステム開発2022

    • Author(s)
      中村由佳、 ラワンカル・アビジート、 ラワンカル・アンキット
    • Organizer
      情報処理北海道シンポジウム2022
  • [Presentation] 小売店における買い物支援ロボットシステムの開発2022

    • Author(s)
      小椋彩歌、 ラワンカル・アビジート、 ラワンカル・アンキット
    • Organizer
      情報処理北海道シンポジウム2022
  • [Presentation] COVID-19抑止向け接触箇所の検出システム2022

    • Author(s)
      後藤基次郎、 ラワンカル・アビジート、 ラワンカル・アンキット
    • Organizer
      情報処理北海道シンポジウム2022
  • [Presentation] 画像処理を用いたスマートショップの開発2022

    • Author(s)
      勝間田有介、ラワンカル・アビジート, ラワンカル・アンキット
    • Organizer
      情報処理北海道シンポジウム2022
  • [Presentation] 画像処理による組み立て作業における作業者の効率を評価する システムの開発2022

    • Author(s)
      小椋翔太、ラワンカル・アビジート、 ラワンカル・アンキット
    • Organizer
      情報処理北海道シンポジウム2022
  • [Presentation] 複数カメラによる人物追跡システムの開発2022

    • Author(s)
      石川瞭太、 Abhijeet Ravankar、 Ankit A Ravankar
    • Organizer
      情報処理北海道シンポジウム2022
  • [Presentation] 画像処理と機械学習を用いたスマートヘルスケアのシステム開発2022

    • Author(s)
      岡村怜、 Abhijeet Ravankar、 Ankit A Ravankar
    • Organizer
      情報処理北海道シンポジウム2022
  • [Presentation] レシート画像の OCR および情報分析による栄養管理システム開発2022

    • Author(s)
      中島圭哉、ワンカル・アビジート、 ラワンカル・アンキット
    • Organizer
      情報処理北海道シンポジウム2022

URL: 

Published: 2023-12-25  

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