Археологический робот ROVINA поможет ученым

Цифровые технологии часто используются для записи и отображения нашего культурного наследия, что позволяет повысить общественный доступ для объектов, представляющих археологический интерес. Большинство современных методов археологических исследований связаны с использованием статического 3D лазерного сканера.

Но эта технология подходит далеко не для всех мест. Проект робота ROVINA пытается решить это ограничение путем использования достижений в области автономного движения в жестких или опасных местах, как туннели или шахты.

Роботы могут перемещаться и исследовать области, создавать текстурированные 3D модели и возвращаться домой абсолютно самостоятельно. ROVINA намеревается достичь успехов в области робототехники и цифровой картографии за счет повышения точности, надежности и автономии.

Для достижения желаемого надежного отображения, автономного поведения, реалистичного рендеринга и других функций команде инженеров из университета Бонна, Германия, пришлось создать совершенно новую роботизированную систему. Профессор Cyrill Stachniss, координатор проекта, описывает это следующим образом: «Наши методы заключаются в продвинутой робототехнике, компьютерном зрении и исследованиях фотограмметрии. Пока что ROVINA сталкивается с рядом проблем. Так, например, в труднопроходимой местности технология сканирования сталкивается с интерпретацией барьеров и слабым освещением. Кроме того, ситуация осложняется еще и ограничениями связи с роботом, что ставит под угрозу использование телеконвертора».

Для решения этих проблем специалисты работали над технологиями цифрового сохранения, автономией движения, 3D-реконструкцией, картированием, обнаружением объекта, онлайн-обучением, видением, восприятием, семантическим анализом и дизайном пользовательского интерфейса. Для интеграции различных специализаций проект приступил к использованию программного обеспечения модульного проектирования, в результате чего каждый модуль, который выполнял определенную задачу, взаимодействовал через интерфейс промежуточного софта. Периодически, модули были интегрированы и протестированы на различных объектах культурного наследия.

В рамках проекта был разработан гусеничный прототип, сумевший исследовать катакомбы Рима и Неаполя. Работа затрагивала интуитивные и гибкие пользовательские интерфейсы для удаленного взаимодействия с роботом, несмотря на сложные и непредсказуемые места разведки. Простота использования была важным результатом проекта, так как вероятными пользователями робота будут обычные люди, историки, археологи, инженеры-строители и даже туристы.

Прототип также продемонстрировал повышенную автономность и надежность с возможностью выполнять более точный анализ, что приводит к улучшению навигации. Обработка сенсорных данных для навигации также способствовала семантической информации для отождествления интересных артефактов.

ROVINA предлагает мощный инструмент для реставраторов культурных памяток, таких как Международный совет по охране памятников и исторических мест. Как объясняет профессор Stachniss, «благодаря способности быстро принимать цифровые модели в течение долгого периода времени с использованием системы и инструментов для анализа временных изменений в местах, можно контролировать уровни разрушений. Важно отметить, что робот снижает стоимость и время создания цифровых моделей, так что объем площади для исследования может быть увеличен в пределах аналогичных бюджетных и временных ограничений. С помощью программного обеспечения, способного адаптироваться к датчикам для сканирования больших площадей, автономная оцифровка становится возможной для сред с отсутствием связи GPS.

В дополнение к целям проекта культурного наследия, работа также представляет интерес для тех, кто работает с автономными роботами и стремится сделать свои системы более надежными. Для поддержки этого, ключевые компоненты ROVINA были выпущены в рамках двойной модели лицензирования, как и программное обеспечение с открытым исходным кодом, доступное через веб-сайт проекта, а также по коммерческой лицензии.

Глядя в будущее, профессор Stachniss резюмирует, «главной целью ROVINA было геометрическое моделирование с семантикой только до некоторой степени. Мы считаем, что семантический аспект предлагает будущий потенциал использования технологии. Мы также должны упростить использование робота и делать акцент на автоматизации геодезического высокоточного сканирования, что в настоящее время является трудоемкой и дорогостоящей задачей».