Ecovacs Robotics: Robot Hút Bụi AI Được Cung Cấp Bởi TensorFlow

Robot hút bụi là một sản phẩm chính của Ecovacs Robotics, công ty sản xuất các thiết bị robot làm sạch trong nhà. Trong bài viết này, chúng tôi chia sẻ hành trình thực hiện và triển khai mô hình TensorFlow Lite giúp robot phát hiện và tránh chướng ngại vật.

Nền tảng và mục tiêu của robot hút bụi

Robot hút bụi là một thiết bị gia dụng thông minh có thể làm sạch sàn nhà tự động. Các tính năng chính của robot hút bụi là lập bản đồ môi trường, chống rơi, leo chướng ngại vật và tự động sạc lại. Về mặt kỹ thuật, nó sử dụng bản đồ và bản đồ địa phương đồng thời (SLAM) bằng cách sử dụng cảm biến khoảng cách laser (LDS) trên đầu thân, các tấm cản và một cảm biến hồng ngoại để phát hiện và tránh các chướng ngại vật trên đường đi của nó.

Mặc dù công nghệ SLAM cho robot hút bụi tương đối hoàn thiện, nhưng robot hút bụi  không thể phát hiện các vật thể nhỏ trên sàn nhà. Điều này chủ yếu là do LDS, cản va và cảm biến hồng ngoại không thể phát hiện các chướng ngại vật nhỏ hoặc mềm một cách hiệu quả, gây ra ba vấn đề:

• Robot đẩy dép và tất đi khắp nơi. Khi bạn thức dậy, bạn không thể tìm thấy chúng.
• Cáp tai nghe và các dây điện khác có thể bị cuốn vào chổi bên khiến rô bốt dễ bị mắc kẹt.
• Khăn lau và thảm có thể bị cuốn vào bàn chải chính khiến robot hoạt động không bình thường.

Các vấn đề trên buộc người dùng phải làm sạch trước (chẳng hạn như xếp giày, tất và dây điện theo thứ tự thủ công) trước khi sử dụng robot hút bụi, khiến quá trình làm sạch trở nên phức tạp. Do đó, chúng tôi hy vọng sẽ sử dụng thuật toán thị giác máy tính để phát hiện những chướng ngại vật này bằng cách thêm một camera ở phía trước robot và tìm cách tránh chướng ngại vật và tiết kiệm thời gian cho người dùng.

Thu thập dữ liệu và chú thích của robot hút bụi

Xây dựng một mô hình học sâu mà không có lượng lớn dữ liệu cũng giống như làm một ngôi nhà không có bản thiết kế. Do góc nhìn mặt đất duy nhất và các danh mục đối tượng không phổ biến, chúng tôi không thể tìm thấy bất kỳ tập dữ liệu công khai nào phù hợp với nhu cầu của chúng tôi. Do đó, chúng tôi lần đầu tiên hợp tác với nhiều tổ chức để thu thập dữ liệu từ khắp nơi trên thế giới. Mặc dù việc thu thập dữ liệu thủ công chiếm nhiều thời gian và năng lượng, nhưng việc tạo ra một tập dữ liệu chính xác và mạnh mẽ là rất đáng giá. Trong quá trình thu thập dữ liệu của mình, chúng tôi đã thu thập dữ liệu vào các mùa khác nhau, vào các thời điểm khác nhau và từ các địa điểm khác nhau. Ví dụ, hình ảnh thừa sáng hoặc ngược sáng robot hút bụi có thể được thu thập vào ban ngày, trong khi hình ảnh ánh sáng yếu chủ yếu được thu thập vào ban đêm.

Việc làm sạch dữ liệu sau đó được sử dụng để cải thiện chất lượng của dữ liệu thu thập được. Điều này là cần thiết cho robot hút bụi vì nhiều hình ảnh giống nhau do máy ảnh chụp liên tục. Thêm tất cả những hình ảnh này vào tập dữ liệu của chúng tôi sẽ dẫn đến tiêu thụ bộ nhớ lớn hơn và quá trình đào tạo lâu hơn. Nó cũng có thể gây ra lỗi trang bị quá mức và tổng quát hóa cao hơn. Việc xóa những hình ảnh này sẽ không ảnh hưởng đến độ chính xác của mô hình nếu áp dụng tăng cường dữ liệu.

Hình trên cho thấy sự phân bố của dữ liệu được chú thích. Giày dép chiếm tỷ trọng lớn nhất và loại này đạt độ chính xác cao hơn.

Tăng cường dữ liệu để hoàn thiện sản phẩm

Trong việc phát triển mô hình, tăng cường dữ liệu cho robot hút bụi đóng một vai trò quan trọng. Ví dụ: Bằng cách thay đổi các giá trị màu của hình ảnh, chúng ta có thể mô phỏng sàn và thảm có nhiều màu sắc khác nhau. Như đã đề cập trước đây, chúng tôi đã xây dựng mô hình của mình dựa trên API phát hiện đối tượng. Thư viện này bao gồm một tập lệnh Python đã triển khai nhiều phương pháp tăng dữ liệu phổ biến và một tệp protobuf tương ứng đã xác định các siêu tham số cho mỗi phương thức. Ngoài ra, chúng tôi cũng triển khai một số phương pháp mới dựa trên nhu cầu của mình và chúng tôi đã phát triển một công cụ trực quan hóa nơi các nhà phát triển có thể chọn các chức năng và siêu tham số tăng dữ liệu khác nhau, xem trước hình ảnh của họ và xuất tệp cấu hình đã sửa đổi chỉ bằng một cú nhấp chuột.

Ecovacs Robotics, là một công ty công nghệ toàn cầu, nhằm giúp người dùng có một cuộc sống tốt hơn với robot. Công ty đã ra mắt DEEBOT (robot hút bụi lau nhà), WINBOT (robot lau cửa kính), ATMOBOT (robot lọc không khí di động) và BENEBOT (robot hỗ trợ mua sắm). Robot Ecovacs hiện đã có mặt tại hơn 60 quốc gia và đã giành được danh tiếng tốt trên khắp thế giới. Tất cả sản phẩm đều được chúng tôi cập nhật giá tốt nhất trên trang web: https://robothutbuiecovacs.vn/ bạn có thể tham khảo về các sản phẩm ở đây.

Nguồn: TensorFlow Blog