In this paper, we present the Diver Interest via Pointing (DIP) algorithm, a highly modular method for conveying a diver's area of interest to an autonomous underwater vehicle (AUV) using pointing gestures for underwater human-robot collaborative tasks. DIP uses a single monocular camera and exploits human body pose, even with complete dive gear, to extract underwater human pointing gesture poses and their directions. By extracting 2D scene geometry based on the human body pose and density of salient feature points along the direction of pointing, using a low-level feature detector, the DIP algorithm is able to locate objects of interest as indicated by the diver.
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人类和自主水下车辆（AUV）之间的直接沟通是人体机器人互动（HRI）研究中相对缺乏缺陷的地区，尽管许多任务（例如监视，检查和救援）需要密切的潜水机器人协作。该领域的许多核心功能需要进一步研究以改善机器人能力以易于相互作用。其中一个是自治机器人接近和定位自己相对于潜水员的挑战，以启动和促进相互作用。次优AUV定位可能导致质量差的相互作用，导致潜水员的过度认知和物理负荷。在本文中，我们介绍了一种用于AUV的新方法，以自主导航和实现潜水相对定位以开始交互。我们的方法仅基于单眼视觉，不需要全局本地化，并计算效率。我们展示了我们的算法以及在模拟和物理AUV上的所述算法的实现，以受控池中的闭水测试形式进行广泛的评估。我们的结果分析表明，所提出的单眼视觉算法可靠，完全在AUV上完全操作。
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Mohamed Bin Zayed国际机器人挑战（MBZIRC）2020为无人机（无人机）构成了不同的挑战。我们提供了四个量身定制的无人机，专门为MBZIRC的单独空中机器人任务开发，包括自定义硬件和软件组件。在挑战1中，使用高效率，车载对象检测管道进行目标UAV，以捕获来自目标UAV的球。第二个UAV使用类似的检测方法来查找和流行散落在整个竞技场的气球。对于挑战2，我们展示了一种能够自主空中操作的更大的无人机：从相机图像找到并跟踪砖。随后，将它们接近，挑选，运输并放在墙上。最后，在挑战3中，我们的UAV自动发现使用LIDAR和热敏摄像机的火灾。它用船上灭火器熄灭火灾。虽然每个机器人都具有任务特定的子系统，但所有无人机都依赖于为该特定和未来竞争开发的标准软件堆栈。我们介绍了我们最开源的软件解决方案，包括系统配置，监控，强大无线通信，高级控制和敏捷轨迹生成的工具。为了解决MBZirc 2020任务，我们在多个研究领域提出了机器视觉和轨迹生成的多个研究领域。我们介绍了我们的科学贡献，这些贡献构成了我们的算法和系统的基础，并分析了在阿布扎比的MBZIRC竞赛2020年的结果，我们的系统在大挑战中达到了第二名。此外，我们讨论了我们参与这种复杂的机器人挑战的经验教训。
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本文介绍了Cerberus机器人系统系统，该系统赢得了DARPA Subterranean挑战最终活动。出席机器人自主权。由于其几何复杂性，降解的感知条件以及缺乏GPS支持，严峻的导航条件和拒绝通信，地下设置使自动操作变得特别要求。为了应对这一挑战，我们开发了Cerberus系统，该系统利用了腿部和飞行机器人的协同作用，再加上可靠的控制，尤其是为了克服危险的地形，多模式和多机器人感知，以在传感器退化，以及在传感器退化的条件下进行映射以及映射通过统一的探索路径计划和本地运动计划，反映机器人特定限制的弹性自主权。 Cerberus基于其探索各种地下环境及其高级指挥和控制的能力，表现出有效的探索，对感兴趣的对象的可靠检测以及准确的映射。在本文中，我们报告了DARPA地下挑战赛的初步奔跑和最终奖项的结果，并讨论了为社区带来利益的教训所面临的亮点和挑战。
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在本报告中，我们提出了在哥斯达黎加太平洋架子和圣托里尼 - Kolumbo Caldera Complex中，在寻找寿命中的寻找寿命任务中的自主海洋机器人技术协调，操作策略和结果。它作为可能存在于海洋超越地球的环境中的类似物。本报告侧重于ROV操纵器操作的自动化，用于从海底获取有针对性的生物样品收集和返回的。在未来的外星勘查任务到海洋世界的背景下，ROV是一个模拟的行星着陆器，必须能够有能力的高水平自主权。我们的田间试验涉及两个水下车辆，冰（Nui）杂交ROV的两个水下车辆（即，龙眼或自主）任务，都配备了7-DOF液压机械手。我们描述了一种适应性，硬件无关的计算机视觉架构，可实现高级自动化操作。 Vision系统提供了对工作空间的3D理解，以便在复杂的非结构化环境中通知操纵器运动计划。我们展示了视觉系统和控制框架通过越来越具有挑战性的环境中的现场试验的有效性，包括来自活性Undersea火山，Kolumbo内的自动收集和生物样品的回报。根据我们在该领域的经验，我们讨论了我们的系统的表现，并确定了未来研究的有希望的指示。
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本文提出了一种新颖的方法，用于在具有复杂拓扑结构的地下领域的搜索和救援行动中自动合作。作为CTU-Cras-Norlab团队的一部分，拟议的系统在DARPA SubT决赛的虚拟轨道中排名第二。与专门为虚拟轨道开发的获奖解决方案相反，该建议的解决方案也被证明是在现实世界竞争极为严峻和狭窄的环境中飞行的机上实体无人机的强大系统。提出的方法可以使无缝模拟转移的无人机团队完全自主和分散的部署，并证明了其优于不同环境可飞行空间的移动UGV团队的优势。该论文的主要贡献存在于映射和导航管道中。映射方法采用新颖的地图表示形式 - 用于有效的风险意识长距离计划，面向覆盖范围和压缩的拓扑范围的LTVMAP领域，以允许在低频道通信下进行多机器人合作。这些表示形式与新的方法一起在导航中使用，以在一般的3D环境中可见性受限的知情搜索，而对环境结构没有任何假设，同时将深度探索与传感器覆盖的剥削保持平衡。所提出的解决方案还包括一条视觉感知管道，用于在没有专用GPU的情况下在5 Hz处进行四个RGB流中感兴趣的对象的板上检测和定位。除了参与DARPA SubT外，在定性和定量评估的各种环境中，在不同的环境中进行了广泛的实验验证，UAV系统的性能得到了支持。
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近年来，空中机器人背景下的高速导航和环境互动已成为几个学术和工业研究研究的兴趣领域。特别是，由于其若干环境中的潜在可用性，因此搜索和拦截（SAI）应用程序造成引人注目的研究区域。尽管如此，SAI任务涉及有关感官权重，板载计算资源，致动设计和感知和控制算法的具有挑战性的发展。在这项工作中，已经提出了一种用于高速对象抓握的全自动空中机器人。作为一个额外的子任务，我们的系统能够自主地刺穿位于靠近表面的杆中的气球。我们的第一款贡献是在致动和感觉水平的致动和感觉水平的空中机器人的设计，包括具有额外传感器的新型夹具设计，使机器人能够高速抓住物体。第二种贡献是一种完整的软件框架，包括感知，状态估计，运动计划，运动控制和任务控制，以便快速且强大地执行自主掌握任务。我们的方法已在一个具有挑战性的国际竞争中验证，并显示出突出的结果，能够在室外环境中以6米/分来自动搜索，遵循和掌握移动物体
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我们研究了在紧邻人类机器人相互作用的背景下，最先进的人关键点探测器的性能。在这种情况下的检测是具体的，因为只有手和躯干等身体部位的子集在视野中。特别是（i）我们从近距离图像的角度调查了具有人类姿势注释的现有数据集，并准备并使公开可用的新人（HICP）数据集； （ii）我们在此数据集上进行定量和定性比较人类全身2D关键点检测方法（openpose，mmpose，onphapose，detectron2）； （iii）由于对手指的准确检测对于使用交接的应用至关重要，因此我们评估了介质手工检测器的性能； （iv）我们在头部上带有RGB-D摄像头的人形机器人上部署算法，并在3D Human KeyPoint检测中评估性能。运动捕获系统用作参考。在紧邻近端的最佳性能全身关键点探测器是mmpose和字母，但两者都难以检测手指。因此，我们提出了在单个框架中为人体和手介载体的mmpose或字母组合的组合，提供了最准确，最强大的检测。我们还分析了单个探测器的故障模式 - 例如，图像中人的头部缺失在多大程度上降低了性能。最后，我们在一个场景中演示了框架，其中类人类机器人与人相互作用的人类机器人使用检测到的3D关键点进行全身避免动作。
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在这项工作中，我们探讨了对物体在看不见的世界中同时本地化和映射中的使用，并提出了一个对象辅助系统（OA-Slam）。更确切地说，我们表明，与低级点相比，物体的主要好处在于它们的高级语义和歧视力。相反，要点比代表对象（Cuboid或椭圆形）的通用粗模型具有更好的空间定位精度。我们表明，将点和对象组合非常有趣，可以解决相机姿势恢复的问题。我们的主要贡献是：（1）我们使用高级对象地标提高了SLAM系统的重新定位能力； （2）我们构建了一个能够使用3D椭圆形识别，跟踪和重建对象的自动系统； （3）我们表明，基于对象的本地化可用于重新初始化或恢复相机跟踪。我们的全自动系统允许对象映射和增强姿势跟踪恢复，我们认为这可以极大地受益于AR社区。我们的实验表明，可以从经典方法失败的视点重新定位相机。我们证明，尽管跟踪损失损失，但这种本地化使SLAM系统仍可以继续工作，而这种损失可能会经常发生在不理会的用户中。我们的代码和测试数据在gitlab.inria.fr/tangram/oa-slam上发布。
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为了使机器人系统在高风险，现实世界中取得成功，必须快速部署和强大的环境变化，表现不佳的硬件以及任务子任务失败。这些机器人通常被设计为考虑一系列任务事件，复杂的算法在某些关键的约束下降低了单个子任务失败率。我们的方法在视觉和控制中利用了共同的技术，并通过结果监测和恢复策略将鲁棒性编码为任务结构。此外，我们的系统基础架构可以快速部署，并且不需要中央通信。该报告还包括快速现场机器人开发和测试的课程。我们通过现实机器人实验在美国宾夕法尼亚州匹兹堡的户外测试地点以及2020年的穆罕默德·本·扎耶德国际机器人挑战赛开发和评估了我们的系统。所有竞争试验均在没有RTK-GP的情况下以完全自主模式完成。我们的系统在挑战2中排名第四，在大挑战赛中排名第七，诸如弹出五个气球（挑战1）之类的显着成就，成功地挑选和放置了一个障碍（挑战2），并将最多的水分配到户外，带有真正的户外火，并与自治无人机（挑战3）。
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视觉同时定位和映射（VSLAM）在计算机视觉和机器人社区中取得了巨大进展，并已成功用于许多领域，例如自主机器人导航和AR/VR。但是，VSLAM无法在动态和复杂的环境中实现良好的定位。许多出版物报告说，通过与VSLAM结合语义信息，语义VSLAM系统具有近年来解决上述问题的能力。然而，尚无关于语义VSLAM的全面调查。为了填补空白，本文首先回顾了语义VSLAM的发展，并明确着眼于其优势和差异。其次，我们探讨了语义VSLAM的三个主要问题：语义信息的提取和关联，语义信息的应用以及语义VSLAM的优势。然后，我们收集和分析已广泛用于语义VSLAM系统的当前最新SLAM数据集。最后，我们讨论未来的方向，该方向将为语义VSLAM的未来发展提供蓝图。
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如今，自动移动机器人为人类存在多余或太危险的许多地区提供支持。他们在探险，天然气行业，矿山，仓库等中成功证明了自己。但是，即使是腿部的机器人也可能陷入困境的地形条件下，需要人类的认知能力来浏览该系统。尽管游戏手柄和键盘方便用于轮式机器人控制，但3D空间中的四足机器人可以沿所有线性坐标和欧拉角移动，需要至少12个按钮才能独立控制其DOF。因此，需要更方便的控制接口。在本文中，我们介绍了超大型：一种与四足机器人直观的人类机器人相互作用的新型手势界面。如果没有其他设备，操作员可以通过手势识别识别3D空间中的四倍机器人的完全位置和方向控制，只有5个手势和6个DOF手动运动。实验结果表明，将5个静态手势分类为高精度（96.5％），可以准确预测手在三维空间中手的6D位置的位置。所提出的方法的绝对线性偏离根均方根偏差（RMSD）为11.7毫米，比第二个测试方法低50％，所建议方法的绝对角度偏差RMSD为2.6度，几乎为27％低于第二个测试方法。此外，进行了用户研究，以探索用户通过建议的手势接口从人类机器人交互中的主观体验。参与者将其与超级方面的互动评估为直观（2.0），不会引起挫败感（2.63），并且需要较低的身体需求（2.0）。
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我们使用从环境物体中提取的语义标志物，用于具有固定固定单眼相机的地面机器人，提出了一种视觉教学和重复（VTR）算法。所提出的算法对摄像机/机器人的起始姿势的变化具有鲁棒性，其中姿势定义为平面位置以及垂直轴周围的方向。 VTR由一个教学阶段组成，其中机器人在规定的路径中移动，以及一个重复阶段，在该阶段中，机器人试图从相同或其他姿势开始重复相同的路径。大多数可用的VTR算法是姿势依赖性的，并且从远离教学阶段的初始姿势开始时，在重复阶段无法表现良好。为了实现更强大的姿势独立性，关键是在教学阶段生成包含摄像头轨迹和周围物体位置的环境的3D语义图。对于特定的实现，我们使用Orb-Slam收集相机姿势和环境的3D点云，而Yolov3则检测环境中的对象。然后，我们组合两个输出以构建语义图。在重复阶段，我们基于检测到的对象和存储的语义映射重新定位机器人。然后，机器人能够朝教学路径移动，并在向前和向后重复。我们已经在不同的情况下测试了所提出的算法，并将其与两项最相关的研究进行了比较。另外，我们将算法与两种基于图像的重新定位方法进行了比较。一个纯粹基于球形 - 萨克，另一个纯粹是结合了超级胶水和兰萨克。结果表明，我们的算法在姿势变化和环境改变方面更加强大。我们的代码和数据可在以下github页面上获得：https：//github.com/mmahdavian/semantic_visual_teach_repeat。
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由于价格合理的可穿戴摄像头和大型注释数据集的可用性，在过去几年中，Egintric Vision（又名第一人称视觉-FPV）的应用程序在过去几年中蓬勃发展。可穿戴摄像机的位置（通常安装在头部上）允许准确记录摄像头佩戴者在其前面的摄像头，尤其是手和操纵物体。这种内在的优势可以从多个角度研究手：将手及其部分定位在图像中；了解双手涉及哪些行动和活动；并开发依靠手势的人类计算机界面。在这项调查中，我们回顾了使用以自我为中心的愿景专注于手的文献，将现有方法分类为：本地化（其中的手或部分在哪里？）；解释（手在做什么？）；和应用程序（例如，使用以上为中心的手提示解决特定问题的系统）。此外，还提供了带有手基注释的最突出的数据集的列表。
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许多水下任务，例如电缆和折磨检查，搜索和救援，受益于强大的人类机器人互动（HRI）功能。随着基于视觉的水下HRI方法的最新进展，即使在任务期间，自动驾驶水下车辆（AUV）也可以与他们的人类伴侣进行交流。但是，这些相互作用通常需要积极参与，尤其是人类（例如，在互动过程中必须继续看机器人）。因此，AUV必须知道何时开始与人类伴侣互动，即人是否关注AUV。在本文中，我们为AUV提供了一个潜水员的注意估计框架，以自主检测潜水员的注意力，然后（如果需要）在潜水员方面进行导航和重新定位以启动交互。该框架的核心要素是一个深神经网络（称为datt-net），它利用潜水员的10个面部关键点之间的几何关系来确定其头部方向。我们的基础实验评估（使用看不见的数据）表明，所提出的Datt-Net架构可以以有希望的准确性来确定人类潜水员的注意力。我们的现实世界实验还确认了Datt-NET的功效，该实验可以实时推理，并使AUV可以将自己定位为AUV-Diver相互作用。
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在过去的十年中，自动驾驶航空运输车辆引起了重大兴趣。这是通过空中操纵器和新颖的握手的技术进步来实现这一目标的。此外，改进的控制方案和车辆动力学能够更好地对有效载荷进行建模和改进的感知算法，以检测无人机（UAV）环境中的关键特征。在这项调查中，对自动空中递送车辆的技术进步和开放研究问题进行了系统的审查。首先，详细讨论了各种类型的操纵器和握手，以及动态建模和控制方法。然后，讨论了降落在静态和动态平台上的。随后，诸如天气状况，州估计和避免碰撞之类的风险以确保安全过境。最后，调查了交付的UAV路由，该路由将主题分为两个领域：无人机操作和无人机合作操作。
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实时机器人掌握，支持随后的精确反对操作任务，是高级高级自治系统的优先目标。然而，尚未找到这样一种可以用时间效率进行充分准确的掌握的算法。本文提出了一种新的方法，其具有2阶段方法，它使用深神经网络结合快速的2D对象识别，以及基于点对特征框架的随后的精确和快速的6D姿态估计来形成实时3D对象识别和抓握解决方案能够多对象类场景。所提出的解决方案有可能在实时应用上稳健地进行，需要效率和准确性。为了验证我们的方法，我们进行了广泛且彻底的实验，涉及我们自己的数据集的费力准备。实验结果表明，该方法在5CM5DEG度量标准中的精度97.37％，平均距离度量分数99.37％。实验结果显示了通过使用该方法的总体62％的相对改善（5cm5deg度量）和52.48％（平均距离度量）。此外，姿势估计执行也显示出运行时间的平均改善47.6％。最后，为了说明系统在实时操作中的整体效率，进行了一个拾取和放置的机器人实验，并显示了90％的准确度的令人信服的成功率。此实验视频可在https://sites.google.com/view/dl-ppf6dpose/上获得。
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本文介绍了设计，开发，并通过IISC-TCS团队为穆罕默德·本·扎耶德国际机器人挑战赛2020年挑战1的目标的挑战1硬件 - 软件系统的测试是抓住从移动和机动悬挂球UAV和POP气球锚定到地面，使用合适的操纵器。解决这一挑战的重要任务包括具有高效抓取和突破机制的硬件系统的设计和开发，考虑到体积和有效载荷的限制，使用适用于室外环境的可视信息的准确目标拦截算法和开发动态多功能机空中系统的软件架构，执行复杂的动态任务。在本文中，设计了具有末端执行器的单个自由度机械手设计用于抓取和突发，并且开发了鲁棒算法以拦截在不确定的环境中的目标。基于追求参与和人工潜在功能的概念提出了基于视觉的指导和跟踪法。本工作中提供的软件架构提出了一种操作管理系统（OMS）架构，其在多个无人机之间协同分配静态和动态任务，以执行任何给定的任务。这项工作的一个重要方面是所有开发的系统都设计用于完全自主模式。在这项工作中还包括对凉亭环境和现场实验结果中完全挑战的模拟的详细描述。所提出的硬件软件系统对反UAV系统特别有用，也可以修改以满足其他几种应用。
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通过智能连接设备，技术正在逐步重塑国内环境，提高家庭安全和整体环境质量。然而，人口转移和流行病最近展示导致他们房屋中的老年人隔离，产生了可靠的辅助人物的需求。机器人助理是国内福利创新的新前沿。老年人监测只是一个可能的服务应用之一，智能机器人平台可以处理集体福祉。在本文中，我们展示了一个新的辅助机器人，我们通过模块化的基于层的架构开发，使灵活的机械设计与最先进的人工智能进行了灵活的人工智能，以便感知和声音控制。关于以前的机器人助手的作品，我们提出了一个设置有四个麦粉轮的全向平台，这使得自主导航与杂乱环境中的有效障碍物避免。此外，我们设计可控定位装置，以扩展传感器的视觉范围，并改善对用户界面的访问以进行远程呈现和连接。轻量级深度学习解决方案，用于视觉感知，人员姿势分类和声乐命令完全运行机器人的嵌入式硬件，避免了云服务私有数据收集产生的隐私问题。
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自动化驾驶系统（广告）开辟了汽车行业的新领域，为未来的运输提供了更高的效率和舒适体验的新可能性。然而，在恶劣天气条件下的自主驾驶已经存在，使自动车辆（AVS）长时间保持自主车辆（AVS）或更高的自主权。本文评估了天气在分析和统计方式中为广告传感器带来的影响和挑战，并对恶劣天气条件进行了解决方案。彻底报道了关于对每种天气的感知增强的最先进技术。外部辅助解决方案如V2X技术，当前可用的数据集，模拟器和天气腔室的实验设施中的天气条件覆盖范围明显。通过指出各种主要天气问题，自主驾驶场目前正在面临，近年来审查硬件和计算机科学解决方案，这项调查概述了在不利的天气驾驶条件方面的障碍和方向的障碍和方向。
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