【泡泡一分钟】基于模型分割和实时环境重构的的虚拟现实远程操作

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标题：Towards a Real-Time Environment Reconstruction for VR-Based Teleoperation Through Model Segmentation

作者：Sebastian Kohn, Andreas Blank, David Puljiz, Lothar Zenkel, Oswald Bieber, Bjorn Hein and Jorg Franke

来源：2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)

编译：张建

审核：颜青松，陈世浪

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摘要

       在接下来的几年里，越来越多的自主移动机器人系统将进入现代车间。但是，在系统死锁、算法故障或不可用等意外情况下，有必要提供可干预的人机界面。

       利用虚拟或混合现实技术，多模型遥控操作为制造合适的人机界面提供了潜力。这一领域的主要挑战包括：实时远程控制、使用多个传感器的实时、高效和整体的环境检测、传感器数据的降噪可视化以及目标识别能力。

       本文总结了一种具有近实时性、互操作性和操作员支持的远程操作的体系结构的研究结果。本文的重点是一种高效处理和可视化点云的方法，以满足虚拟现实应用的高帧速率要求。

       为了在大距离上提供机器人及其环境的近实时反馈，该方法能够从未知对象中分割出已知对象，从而降低带宽要求。本文通过长距离的UDP/IP通信来远程操控一个工业关节式机械臂，由此来对其结果进行评估。

      图1：显示正在进行远程操作的系统设置。

       图2：用于多个RGB-D传感器捕获环境、数据预处理、分割和场景渲染的软件体系结构概述。

       图3：使用两个摄像头（k1，k2）捕捉机器人环境的场景。在世界坐标空间W中测量每个摄像机的位置和朝向。

       图4：使用距离函数的分割概念。

       图5：所述表面绘制方法的二维轮廓。

Abstract

    Over the next few years, more and more autonomous mobile robot systems will find their way into modern shop floors. However, it will be necessary to provide human-machine interfaces for interventions in unexpected situations like system-deadlocks, algorithm failures or inabilities. Using virtual or mixed reality-technologies, multi-modal teleoperation offers potential for being a suitable human-machine interface. Essential challenges in this field are, among others, a real-time remote control, a time-efficient and holistic environment detection using multiple sensors, a noise-reduced visualization of sensor-data, and capabilities of object recognition. This paper summarizes research results regarding an architecture capable of a near realtime, interoperable, and operator-supporting teleoperation. The focus of this paper is on a method to efficiently process and visualize point-clouds to meet high frame rate demands of virtual reality applications. To provide near real-time feedback of the robot and its environment over large distances, the presented method is capable to segment known objects from unknown objects to reduce bandwidth requirements. The results of this paper were evaluated using a industrial articulated robotic arm for teleoperation via a long distance UDP/IP communication.

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