Robothunden, till din tjänst!

Sex blivande civilingenjörer har utvecklat en robothund som följer dig vart du än går och den känner (oftast) igen sin husse eller matte.

Daniel Hultqvist går över golvet och ett par meter bakom följer robothunden snällt efter, även när Daniel svänger en smula. Robothunden rör sig helt autonomt, den enda data den får in är information från två kameror.  En vanlig webbkamera riktad mot golvet och en kamera i hundens ögonhöjd som håller koll på människan, operatören. 

I höstterminens sista skälvande minut är det redovisning av projektarbeten i kursen Bilder och grafik, RobotDog är ett av projekten.

Utvecklingen av robothunden har skett i tre steg: den fick lära sig att känna igen en människa, därefter avgöra vad som är golv, väggar eller möbler för att inte krascha in i något och till sist har den också fått lära sig att avgöra vilken av människorna den ska följa, även när de alla rör på sig. Några avancerade sensorer är inte robothunden utrustad med, förutom de två kamerorna. Mjukvaran som analyserar bilderna har studenterna utvecklat i projektet.

- Det fungerar i de flesta fallen, vi har utnyttjat färgen i bildens pixlar för att roboten ska kunna identifiera operatören, men är vi flera som har liknande färg på kläderna blir det problem, berättar Daniel Hultqvist, som tillsammans med Martin Danelljan, Marcus Eriksson, Victor Johansson, Johannes Markström och Niklas Pettersson  utvecklat RobotDog.

För att skilja på golv och vägg analyseras pixlarna i de bilder webbkameran tar.  Systemet försöker identifiera linjer i bilden. På ena sidan linjen, oftast nertill, är det golv och fritt fram, på andra sidan linjen är pixlarna definierade som vägg, och den ska roboten alltså inte gå in i.

- Vi har också identifierat en varningszon i bilden. Dyker det upp för många pixlar som avviker mot det roboten uppfattar som golv, stannar robothunden eftersom det betyder att den håller på att köra på ett ben eller en möbel, berättar Daniel Hultqvist.

- Det är imponerande att de klarat det vi kallar målföljning, utan andra sensorer än kameror. Det svåra här är också att styra roboten i realtid, säger Michael Felsberg, professor i datorseende och chef för den avdelning som ansvarar för kursen.

Tanken är att autonoma robotar ska kunna följa och hålla koll på människor och vara till hjälp inom till exempel räddningstjänsten. Mer avancerade varianter utvecklas också av forskarna i datorseende i samarbete med forskare på andra avdelningar på LiU.

Robothunden är ett av resultaten från kursen Bilder och grafik, en valbar projektkurs under sista året på de civilingenjörsutbildningar där man kan specialisera sig mot signal- och bildbehandling.  Från augusti till december har studenterna på halvfart och i grupper tagit fram tekniska lösningar på lite olika typer av problem. Robothunden är en av uppgifterna. En annan grupp har valt att ta fram en metod som kan minska stråldoserna vid mammografi, en har valt att ta skapa en virtuell trädgård i datorn, samma trädgård finns i den verkliga världen och här är det Saab som är uppdragsgivare. Några studenter har utvecklat ett system som gör att en sjuaxlig robot kan identifiera och plocka upp LCD-skärmar ut en låda och sortera dem och ytterligare en grupp har fotograferat en resa genom Linköping i 360 grader och omvandlat den till ett punktmoln. Projektet kallar de Ladybug on the road.

- Resultatet är riktigt imponerande. Det finns stora kommersiella system som tar fram punktmoln, men här har en grupp studenter gjort samma sak på en sträcka av 11 km, men med en egen metod, konstaterar en nöjd Michael Felsberg. (Bilden på punktmolnet till höger visar Vallarondellen i Linköping)

- Det roliga är att få använda så mycket av de teoretiska kunskaper vi fått i tidigare kurser. Men det tar enormt mycket tid, för ju längre man kommer, ju närmare lösningen man är, desto roligare är det, konstaterar gruppen som består av Anders Gunnarsson, Andreas Robinson, Amanda Berg, Agnes Larsson, Sofie Tapper och Viktor Smedby.

Civilingenjörsutbildningarnas projektkurser ger studenterna möjlighet att använda sina teoretiska kunskaper i kreativa projekt liksom att arbeta i grupp, som i arbetslivet. De får förhandla med en beställare och avgöra hur långt de hinner från slutet av augusti till i slutet av december. Presentationen utvärderas och de får också dokumentera arbetet noga. Ungefär halva sin tid under hösten ska de lägga ner på kursen, som ger 12 högskolepoäng.

Kursen är en så kallad CDIO-kurs, Conceive, Design, Implement, Operate, ett initiativ taget av MIT, i Massachusetts, LiU, KTH och Chalmers för att stärka de kreativa inslagen i ingenjörsutbildningarna. Idag har 50 universitet i 25 länder hakat på initiativet. CDIO-kurser finns på i stort sett alla LiUs ingenjörsutbildningar.

Relaterade länkar

RobotDog 

Ladybug on the road

Monica Westman Svenselius 2013-01-04

Foto på Michael Felsberg Vibeke Mathiesen