使用ZCU104重新加載Badger機(jī)器人

描述

項(xiàng)目目的和期望

我們提出了一種使用圖像識(shí)別和自動(dòng)駕駛技術(shù)的駕駛機(jī)器人。針對(duì)高爾夫球場(chǎng)進(jìn)行了優(yōu)化。本文值得注意的是，我們使用了賽靈思為所有開(kāi)發(fā)人員開(kāi)發(fā)的 Vitis AI 來(lái)識(shí)別圖像。跟蹤鵝的自動(dòng)駕駛機(jī)器人在高爾夫球場(chǎng)周?chē)鋫淞俗詣?dòng)監(jiān)控功能。我們項(xiàng)目的概念是幾個(gè)機(jī)器人相互發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，識(shí)別和跟蹤鵝，并將它們趕走，從而對(duì)商業(yè)區(qū)造成破壞。當(dāng)機(jī)器人識(shí)別鵝時(shí)，它們會(huì)積累鵝的照片數(shù)據(jù)并將其提供給實(shí)驗(yàn)室，從而在動(dòng)物行為矯正和害蟲(chóng)防治領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高效使用。

我們獾的故事

你好。我們是 BADGER，它將通過(guò)自動(dòng)駕駛機(jī)器人保護(hù)人們的生活環(huán)境免受野生動(dòng)物的侵害。

在美國(guó)高爾夫球場(chǎng)上占世界高爾夫球場(chǎng)人口的 50%。他們正在遭受來(lái)自野生動(dòng)物的一定傷害。

這是一個(gè)高爾夫球手。

不久前，這位高爾夫球手在參加一場(chǎng)高爾夫錦標(biāo)賽時(shí)感到很尷尬。

一只鵝就這樣飛了進(jìn)來(lái)，襲擊了這個(gè)男孩。他甚至摔倒了，但鵝并沒(méi)有阻止攻擊。像這樣，生活在高爾夫球場(chǎng)周?chē)涅Z會(huì)攻擊高爾夫球手。遷徙過(guò)程中，成百上千人蜂擁安家，業(yè)主難以管理。

今天的主角是加拿大鵝。

加拿大鵝每天吃 5 磅草，每天大便 1-2 磅。

事實(shí)上，加利福尼亞的 PGA 高爾夫球場(chǎng)每年支付 250,000 美元來(lái)清除這些鵝糞。

現(xiàn)有解決方案

這些是用來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的傳統(tǒng)方法。

高爾夫行業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)高度數(shù)字化，但模擬方法主導(dǎo)了如何處理鵝損傷。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，擁有PEST CONTROL技術(shù)的公司生產(chǎn)/銷(xiāo)售自己的技術(shù)的鵝追逐機(jī)，但在價(jià)格和技術(shù)方面也沒(méi)有生產(chǎn)力。

Goosinator 每件產(chǎn)品的售價(jià)通常為 5,000 美元，并且在操作時(shí)需要相關(guān)人員手動(dòng)操作，因此每當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)都不得不召集人來(lái)管理鵝，這很麻煩。

Bird-x成本較低，但只能覆蓋 7 英畝，因此很難在任何給定時(shí)間管理 100-190 英畝 PGA 高爾夫球場(chǎng)的整個(gè)區(qū)域。現(xiàn)有服務(wù)似乎比預(yù)防性解決方案具有更高的目的，問(wèn)題后的措施比預(yù)防性解決方案具有更高的目的。PGA高爾夫球場(chǎng)的規(guī)模似乎很難覆蓋，它不是自動(dòng)化的，而且面積很大。

畢竟，設(shè)備使用頻率較低，對(duì)于高爾夫球手來(lái)說(shuō)，在高爾夫球場(chǎng)上使用太貴或效率低下。因此，高爾夫市場(chǎng)利益相關(guān)者認(rèn)識(shí)到高價(jià)設(shè)備和非生產(chǎn)性服務(wù)，需要在鵝巢覆蓋PGA區(qū)域之前采取預(yù)防性解決方案，并且還應(yīng)該易于操作。

讓我向您介紹我們的機(jī)器人與 Xilinx 產(chǎn)品的特性和優(yōu)勢(shì)。

我們的機(jī)器人 - 獨(dú)創(chuàng)性和差異化

我們?yōu)?PGA 高爾夫球場(chǎng)設(shè)計(jì)了一個(gè)大型耐用的兩棲鵝清除獾，每年花費(fèi) 250 美元用于清除和維護(hù)鵝。我們的兩棲獾能夠拍攝和檢測(cè)鵝并將它們趕走。除此之外，獾還具有 GPS 巡邏路徑，具有防撞和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像識(shí)別功能。我們的獾以低維護(hù)和具有成本效益的方式幫助驅(qū)逐干擾業(yè)務(wù)的鵝，而不是用老式的射擊方式。

我們的機(jī)器人 - 技術(shù)開(kāi)發(fā)

1. 易于駕駛

機(jī)器人可以很容易地被帶到主人自己的高爾夫球場(chǎng)。它是一個(gè)圖形用戶(hù)界面，用戶(hù)可以直接設(shè)置機(jī)器人運(yùn)行的路線。當(dāng)用戶(hù)在 GUI 中設(shè)置 GPS 路徑并開(kāi)始工作時(shí)，BADGR 開(kāi)始自主工作。

2. 使用Vitis AI 進(jìn)行深度學(xué)習(xí)圖像識(shí)別

以前和當(dāng)前的鵝檢測(cè)解決方案是由 Yolov3 在 Raspberry Pi 3+ 和 Pi4 上使用兩個(gè)英特爾計(jì)算棒執(zhí)行的。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們應(yīng)用 Vitis AI 庫(kù)及其加載在 ZCU 104 板上的模型來(lái)檢測(cè)我們的目標(biāo)對(duì)象 Canadian Geese。

機(jī)器人通過(guò)使用 Vitis AI 的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像識(shí)別技術(shù)識(shí)別鵝。

3.兩棲

我們的產(chǎn)品采用兩棲模型設(shè)計(jì)。該機(jī)器人具有坦克驅(qū)動(dòng)裝置，鏈條將電機(jī)連接到車(chē)輪，以便在兩棲模式下將電機(jī)與水隔離。

4. 自治

運(yùn)行用戶(hù)設(shè)置的課程的獾。BADGER 可以識(shí)別障礙物并在遇到障礙物時(shí)避開(kāi)它們。該機(jī)器人有一個(gè)攝像頭炮塔，可以在巡邏期間檢測(cè)鵝，并使用飛行時(shí)間傳感器來(lái)避障。

5. 數(shù)據(jù)

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當(dāng) BADGR 找到一只鵝時(shí)，拍下鵝的照片后，它會(huì)追趕鵝。拍攝的照片會(huì)自動(dòng)上傳到云端硬盤(pán)。機(jī)器人拍攝并追逐檢測(cè)到的鵝。此選項(xiàng)尚未與 Vitis AI 一起實(shí)施和應(yīng)用。

成本效益

我們通過(guò)在線渠道租賃服務(wù)降低了折舊成本，并以更少的管理負(fù)擔(dān)確保了經(jīng)濟(jì)效益。每臺(tái)購(gòu)買(mǎi)成本為5美元，500美元，租金為990美元。

制作 GUI 工作區(qū)

監(jiān)視器

該板僅支持顯示端口

USB集線器

USB和USB集線器可以連接BT鼠標(biāo)和鍵盤(pán)，它也可以檢測(cè)USB閃存驅(qū)動(dòng)器。

注意：不使用其他端口。

當(dāng)前板子和顯示器設(shè)置運(yùn)行正常，設(shè)置可以不使用ssh使用板子（我們不需要使用串口通信，主機(jī)和目標(biāo)設(shè)置使用ssh進(jìn)行安裝和調(diào)試）。使用它們，它可以直接將文件傳輸?shù)桨遄硬⑹褂冒遄觾?nèi)置的終端。

比較鵝檢測(cè)（原始模型與 Vitis AI 樣本模型）
以前的圖像檢測(cè)使用 Yolov3 和 Pi + Compustick

原始檢測(cè)FPS（Frame Per Second）小于4.5，但準(zhǔn)確率超過(guò)96.3%。當(dāng)我們使用 ZCU104 板和 yolov3 模型進(jìn)行測(cè)試時(shí)，模型顯示出良好的 FPS，接近之前測(cè)量的性能 FPS。但是當(dāng)用 yolov3 vcc 模型用 50 張測(cè)試圖像進(jìn)??行測(cè)試時(shí)，大多數(shù)圖像被識(shí)別為鳥(niǎo)，但準(zhǔn)確率很低（平均值：54.6%，標(biāo)準(zhǔn)變異：44.71%）。如果模型的制作和使用更加專(zhuān)注于 Goose，預(yù)計(jì)可以同時(shí)發(fā)揮這兩種情況的優(yōu)勢(shì)。這是在沒(méi)有任何指定目標(biāo)檢測(cè)的情況下檢測(cè)目標(biāo)的初步驗(yàn)證，在我們的案例中是加拿大鵝。作為未來(lái)的工作，這可以通過(guò)微調(diào)訓(xùn)練來(lái)改進(jìn)。

出行動(dòng)計(jì)劃

我們的 BADGER 在東德克薩斯州朗維尤小鎮(zhèn)的一個(gè)高山高爾夫球場(chǎng)完成了駕駛，此后一直在制定一項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃，以在 PGA 級(jí)高爾夫球場(chǎng)上測(cè)試原型。

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以前的獾機(jī)器人是勒?qǐng)D爾諾大學(xué)的高級(jí)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，由三個(gè)國(guó)家的12位朋友組成的全球團(tuán)隊(duì)，由一個(gè)機(jī)械和電子、業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)組成，在高級(jí)設(shè)計(jì)結(jié)束后，該項(xiàng)目正在與機(jī)器人組成員一起進(jìn)行。在本次比賽中，團(tuán)隊(duì)成員在此提交中貢獻(xiàn)了考慮 Vitis AI 和 ZCU 104 板的潛在用途，并進(jìn)行初步驗(yàn)證以應(yīng)用 Vitis AI-ZCU 104 板解決方案。是 BADGER 解決了野生動(dòng)物與人之間的沖突。

謝謝你。

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