基于边缘人工智能的分布式视觉感知系统：用于大规模航空航天部件机器人装配的实时姿态感知技术

《Procedia CIRP》：Edge-AI Driven Distributed Visual Perception System: Real-Time Pose Perception for Robotic Assembly of Large-Scale Aerospace Components

　　

摘要

在大型航空航天部件的组装过程中，实现对广阔工作空间的实时高精度姿态感知仍是一项重大挑战。传统的固定装置仅能起到被动定位和夹紧的作用，缺乏实现智能化、灵活化组装所必需的集成传感功能。为解决这一问题，我们提出了一种基于边缘计算并具备嵌入式人工智能功能的视觉感知架构。该架构采用了基于轻量级神经网络的目标检测算法，并将其部署在多个双目边缘感知节点上，这些节点能够自主检测诸如基准孔以及人工反射标记目标等关键特征。每个节点都会进行本地推理，包括目标检测和3D姿态估计，然后通过时间同步的工业互联网进行通信，以实现低延迟协同工作。统一的标定框架可对多节点的坐标系统进行对齐，从而实现跨域姿态融合，且感知结果可直接以固定装置本身为基准。该系统已在涉及大型航空航天零件的机器人组装场景中得到了验证。实验结果表明，与集中式视觉系统相比，该系统具有更高的部署灵活性、更好的传感效率，同时还能降低网络和计算负担。这项工作为大型部件机器人组装中的实时智能感知提供了一种可扩展的解决方案。

金玉林|赵江涛|于胜涛|崔佳成

中国大连市116024，大连理工大学机械工程学院