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2021 年度 実施状況報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 21K14115
研究機関東北大学

研究代表者

Ravankar Ankit  東北大学, 工学研究科, 特任講師 (40778528)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードNavigation / Mobile Robots / Deep Learning / Semantic Mapping / Scene Understanding / Path Planning / SLAM
研究実績の概要

This study aims to realize a lifelong navigation system for mobile robots in dynamic environments by considering semantic information. Trials were conducted using several sensors in simulation and real environments. In the simulation, modeling of everyday household items and essential features using computer vision were studied and applied to the simulation environment for feature extraction and deep learning training. Several datasets in dynamic scenarios were collected and tested using sensor fusion algorithms. Sensor selection and assembly of actual robot hardware was completed. Deep learning training for detecting and extracting semantic information from the scene graph is currently being studied. Moreover, tests in real-environment have started. Several results were published in conferences and journals.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

This study aims to realize the long-term navigation of robots in challenging dynamic scenarios by considering deep semantic information. Despite the COVID pandemic that severely impacted and delayed the procurement of crucial robot components and primary sensors, we were able to test many of the algorithms inside the simulation environment. Furthermore, we conducted an evaluation study to determine appropriate sensors and actuators for the robot by analyzing several sensor parameters in the simulation. Based on obtained results, experiments on real-robot is planned for the next FY.

今後の研究の推進方策

For the FY2022, the plan is to develop the simulation model and real hardware concurrently and start experiments in real scenarios with actual robots. Additional sensors that were unavailable in the previous FY are planned to be procured and tested for data acquisition. To realize the long-term navigation for mobile robots, tests in several dynamic scenarios, including low-light conditions and durations (several days to weeks), are planned with continuous data acquisition. The later stage of this FY aims to train a robust deep learning framework to study dynamic changes in the environment by utilizing the hybrid metric-topological framework described in the original submitted proposal.

次年度使用額が生じた理由

For experiments in challenging dynamic scenarios, we will procure additional sensors attached to the robot hardware, such as a stereo camera, motion capture system, motion trackers, and 3D Lidars. Additionally, we will train the dataset on deep learning workstations (GPU). Miscellaneous expenses include reserving experiment rooms, travel funds for international conferences, open access publication fees, conference registrations, and other expenses such as consumables for mechanical and electrical components required for the robot hardware development and computing units.

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 13件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Multi-Modal Sensor Fusion-Based Semantic Segmentation for Snow Driving Scenarios2021

    • 著者名/発表者名
      Vachmanus Sirawich、Ravankar Ankit A.、Emaru Takanori、Kobayashi Yukinori
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal

      巻: 21 ページ: 16839~16851

    • DOI

      10.1109/JSEN.2021.3077029

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Autonomous and Safe Navigation of Mobile Robots in Vineyard with Smooth Collision Avoidance2021

    • 著者名/発表者名
      Ravankar Abhijeet、Ravankar Ankit A.、Rawankar Arpit、Hoshino Yohei
    • 雑誌名

      Agriculture

      巻: 11 ページ: 954~954

    • DOI

      10.3390/agriculture11100954

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multi-robot path planning for smart access of distributed charging points in map2021

    • 著者名/発表者名
      Ravankar Abhijeet、Ravankar Ankit A.、Watanabe Michiko、Hoshino Yohei、Rawankar Arpit
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 26 ページ: 52~60

    • DOI

      10.1007/s10015-020-00612-8

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] A Novel Assistive Controller Based on Differential Geometry for Users of the Differential-Drive Wheeled Mobile Robots2021

    • 著者名/発表者名
      Tafrishi Seyed Amir、 Ravankar Ankit A.、Salazar Luces Jose Victorio、 Hirata Yasuhisa
    • 学会等名
      2022 IEEE International Conference on Robotics and Automation (IEEE ICRA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Immersive Virtual Walking System Using an Avatar Robot2021

    • 著者名/発表者名
      Promsutipong Kengkij 、Salazar Luces Jose Victorio、Ravankar Ankit A.、Tafrishi Seyed Amir、 Hirata Yasuhisa
    • 学会等名
      2022 IEEE International Conference on Robotics and Automation (IEEE ICRA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of an Avatar Robot with a Physically Immersive Telepresence2021

    • 著者名/発表者名
      Hertenberg Koen、Salazar Luces Jose Victorio、Tafrishi Seyed Amir、 Ravankar Ankit A.、 Hirata Yasuhisa
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO)
    • 国際学会
  • [学会発表] A Geometric Assistive Controller for the Users of Wheeled Mobile Robots without Desired States2021

    • 著者名/発表者名
      Tafrishi Seyed Amir、 Ravankar Ankit A.、Salazar Luces Jose Victorio、 Hirata Yasuhisa
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO)
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic Motion Planning for Mobile Robots using Improved Artificial Potential Field Method2021

    • 著者名/発表者名
      Ravankar Ankit A.、Ravankar Abhijeet、Emaru Takanori、Kobayashi Yukinori
    • 学会等名
      The Twenty-Sixth International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB26th2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Behavior Recognition of Patients Through Computer Vision2021

    • 著者名/発表者名
      Ravankar Abhijeet、Ravankar Ankit A.、Watanabe Michiko、Hoshino Yohei、Rawankar Arpit
    • 学会等名
      The Twenty-Sixth International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB26th2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Robot Exploration and Mapping of Unstructured Indoor Environments using Segment-based Clustering of Range Data with Uncertainty2021

    • 著者名/発表者名
      Ravankar Ankit A.
    • 学会等名
      第27回ロボティクスシンポジア、2022
    • 招待講演
  • [学会発表] An Improved Reactive Navigation Method for Mobile Robots using Potential Fields2021

    • 著者名/発表者名
      Ravankar Ankit A.、Ravankar Abhijeet、Emaru Takanori、Kobayashi Yukinori
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2021
  • [学会発表] Autonomous Navigation of Mobile Robots in Vineyard2021

    • 著者名/発表者名
      Ravankar Abhijeet、Ravankar Ankit A.、Yohei Hoshino
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2021
  • [学会発表] 2D-LiDARセンサーを使用したモバイルロボットの深層強化学習と確率的処理によるナビゲーション制御2021

    • 著者名/発表者名
      韓 範洙、Ravankar Ankit A.、 江丸 貴紀
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2021
  • [学会発表] Real-time Interpolation Method For Sparse LiDAR Point Cloud Using RGB Camera2021

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Tomohiko、Emaru Takanori、Ravankar Ankit A.
    • 学会等名
      2021 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
    • 国際学会
  • [学会発表] SVM based Pedestrian Detection System for Sidewalk Snow Removing Machines2021

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Yuta、Emaru Takanori、Ravankar Ankit A.
    • 学会等名
      2021 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
    • 国際学会
  • [学会発表] Improved Scan Matching Performance in Snowy Environments Using Semantic Segmentation2021

    • 著者名/発表者名
      Obuchi Masahiro、Emaru Takanori、Ravankar Ankit A.
    • 学会等名
      2021 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
    • 国際学会
  • [学会発表] Monocular Visual-inertial Localization in a Point Cloud Map Using Feature-to-Distribution Registration2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Su、Ravankar Ankit A.、Ravankar Abhijeet、Emaru Takanori、Kobayashi Yukinori
    • 学会等名
      2021 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
    • 国際学会
  • [学会発表] Mobile Robot Navigation Based on Deep Reinforcement Learning with 2D-LiDAR Sensor using Stochastic Approach2021

    • 著者名/発表者名
      Beomsoo Han、Ravankar Ankit A.、Emaru Takanor、
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Intelligence and Safety for Robotics (ISR)
    • 国際学会
  • [学会発表] An Evaluation of RGB-Thermal Image Segmentation for Snowy Road Environment2021

    • 著者名/発表者名
      Vachmanus Sirawich、Ravankar Ankit A.、Emaru Takanori、Kobayashi Yukinori
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic Inspection of Railcar Wheels Using Laser and Image Sensor2021

    • 著者名/発表者名
      Emoto Takeshi、Ravankar Ankit A.、Ravankar Abhijeet、Emaru Takanori、Kobayashi Yukinori
    • 学会等名
      2021 60th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan (SICE)
    • 国際学会
  • [学会発表] 搭乗者の目的地推定に基づく運動主体感を考慮したパーソナルモビリティの操作支援2021

    • 著者名/発表者名
      岡本章良、田村雄介、アンキットラワンカル、平田泰久
    • 学会等名
      第27回ロボティクスシンポジア、2022
  • [学会発表] Cooperation of Ai-Robot Enablers-CARE2021

    • 著者名/発表者名
      Salazar Jose、 Ravankar Ankit A.、Tafrishi Seyed Amir、 瀬戸文美、平田泰久
    • 学会等名
      第22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
  • [学会発表] 病院環境における画像処理を使用した 医者の行動分析システムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      川本大貴、Ravankar Ankit A.、Ravankar Abhijeet、 ウ アテイ
    • 学会等名
      情報処理北海道シンポジウム2021
  • [学会発表] 画像処理を用いたスマートヘルスケアのシステム開発2021

    • 著者名/発表者名
      岡村怜、Ravankar Ankit A.、Ravankar Abhijeet、 ウ アテイ
    • 学会等名
      情報処理北海道シンポジウム2021
  • [学会発表] インフラの維持管理を目的としたARマーカーを用いた高精度地図生成2021

    • 著者名/発表者名
      日向 涼、江丸 貴紀、 Ravankar Ankit A.
    • 学会等名
      第53回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
  • [学会発表] 積雪環境における赤外線サーモグラフィを用いた単眼Visual SLAM2021

    • 著者名/発表者名
      中出 崚太、江丸 貴紀、 Ravankar Ankit A.
    • 学会等名
      第53回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
  • [学会発表] 低解像度赤外線サーモグラフィを用いた降雪環境における人物検出2021

    • 著者名/発表者名
      髙橋 悠人、江丸 貴紀、 Ravankar Ankit A.
    • 学会等名
      第53回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
  • [学会発表] UAVを用いた広域なフィールドを管理するためのVisual-SLAMの適用2021

    • 著者名/発表者名
      竹内 一真、江丸 貴紀、 Ravankar Ankit A.
    • 学会等名
      第53回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
  • [学会発表] 自動除草ロボットのためのロバストな畝の認識方法と車体制御の提案2021

    • 著者名/発表者名
      井内悠介、江丸 貴紀、 Ravankar Ankit A.
    • 学会等名
      第53回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
  • [学会発表] 高精度SLAMのための疎なLiDAR情報を使用したスキャンマッチング改善手法の提案2021

    • 著者名/発表者名
      高野睦巳、江丸 貴紀、 Ravankar Ankit A.
    • 学会等名
      第53回計測自動制御学会北海道支部学術講演会

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公開日: 2022-12-28  

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