RUNNER

Η αποτελεσματική αντίληψη, η αίσθηση του περιβάλλοντος και η ικανότητα αλληλεπίδρασης με τον πραγματικό κόσμο αποτελούν σήμερα πολύ σημαντικές προκλήσεις για τα αυτόνομα ρομπότ. Το πρόβλημα των αυτόματων ρομπότ απαρτίζεται από δύο κύρια ζητήματα.

Το πρώτο αφορά ζήτημα την αναγνώριση/ταυτοποίηση αντικειμένων και προσώπων. Για να επιτευχθεί αυτή η αναγνώριση, η ανάλυση των τυπικών δεδομένων θα πρέπει να είναι υψηλή, ενώ οι αλγόριθμοι επεξεργασίας και ταυτοποίησης απαιτείται να είναι ακριβείς. Το δεύτερο ζήτημα καλύπτει την εξερεύνηση και την πλοήγηση/κίνηση σε γνωστά και άγνωστα γεωγραφικά τμήματα. Σε αυτή τη περίπτωση, οι υπολογισμοί στην κατεύθυνση κίνησης ενός ρομπότ θα πρέπει να διασφαλίζουν την αποφυγή εμποδίων μέσω της δημιουργίας ακριβών χαρτών. Επιπλέον η ικανότητα πραγματικού χρόνου είναι επιβεβλημένη για την αναγνώριση αλλά και την πλοήγηση, ενώ σημαντικό ζήτημα επίσης αποτελεί η κατανάλωση ισχύος κατά την εκτέλεση των διαφόρων διεργασιών. Σήμερα, παρόλο που είναι διαθέσιμα συστήματα κάμερας που μπορούν να μεταδώσουν video με ανάλυση μεγαλύτερη από 20.000 pixels με ρυθμό πάνω από 30 frames το δευτερόλεπτο, τα υπάρχοντα συστήματα που βασίζονται σε κεντρικές μονάδες επεξεργασίας (CPU) δεν μπορούν να εκτελέσουν την απαραίτητη εξαγωγή ροών στοιχείων (cue extraction) και τους αλγόριθμους αναγνώρισης αντικειμένων, ειδικά όταν πολλά στοιχεία πρέπει να εξαχθούν ταυτόχρονα, σε ρυθμό μεγαλύτερο από 5 frames το δευτερόλεπτο. Ο κύριος λόγος για τους χαμηλούς ρυθμούς που επιτυγχάνονται είναι το γεγονός οι διάφορες εξαγωγές χαρακτηριστικών και τα σχήματα αναγνώρισης αντικειμένων είναι πολύ εντατικές διαδικασίες σε σχέση με τις CPU απαιτήσεις τους, για παράδειγμα έχει αναφερθεί ότι οι στιβαρές προσεγγίσεις μόλις για ανίχνευση αντικειμένων που βασίζονται σε στέρεο-επεξεργασία χρειάζονται την απόδοση που είναι ίση με αυτή που προκαλείται από περισσότερες από πέντε CPUs υψηλών επιδόσεων.

Προφανώς τα πράγματα γίνονται πιο δύσκολα όταν θεωρείται επίσης το CPU φορτίο λόγω της πλοήγησης . Δεδομένης της σημερινής διαθεσιμότητας σε αισθητήρες εικόνας υψηλών προδιαγραφών και σχετικά χαμηλού κόστους, η δημιουργία ενός συστήματος αντίληψης υψηλής απόδοσης αποτελεί σημαντική πρόκληση. Αντικείμενο του προτεινόμενου έργου λοιπόν είναι η σχεδίαση και η ανάπτυξη ενός αυτόνομου ρομποτικού συστήματος υψηλής αντίληψης, το οποίο θα περιέχει καινοτόμα υποσυστήματα εξαγωγής ροών χαρακτηριστικών, ανακατασκευής, αναγνώρισης αντικειμένων και πλοήγησης, για την εκτέλεση αποτελεσματικών αλγόριθμων αναγνώρισης αντικειμένων και πλοήγησης, σε πραγματικό χρόνο αλλά και με χαμηλή κατανάλωση ισχύος.

Η υποδομή αυτή θα αξιοποιεί τις πιο εξελιγμένες αναδιατασσόμενες συσκευές, δηλαδή τα FPGAs, για τη υλοποίηση των παραπάνω μονάδων. Έχει αποδειχθεί ότι οι αναδιατασσόμενες συσκευές επιτρέπουν εξαιρετικά υψηλή απόδοση συνδυασμένη με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, όταν υλοποιούν συγκεκριμένες μεθόδους επεξεργασίας δεδομένων, όπως αλγόριθμους ταυτοποίησης, ενώ έχουν την ικανότητα αναδιαμόρφωσης σε πραγματικό χρόνο, ανάλογα με τις ανάγκες της εκάστοτε εφαρμογής και τις αλλαγές στο περιβάλλον. Επιπλέον χαρακτηρίζονται από σχετικά μικρό κόστος που τις καθιστούν απολύτως κατάλληλες για εφαρμογές ευρέως φάσματος που απαιτούν χαμηλού κόστους υλικό.