[论文解读] Using smartphones for low-cost robotics

Jose Berengueres|arXiv (Cornell University)|Jul 14, 2018

Digital Platforms and Economics参考文献 7被引用 4

一句话总结

本文提出利用智能手机作为低成本、高性能的计算平台，以降低机器人硬件成本并加速应用程序开发。通过将智能手机集成到机器人系统中，该方法充分利用了现有智能手机的传感器、处理能力以及成熟的软件生态系统，打造出经济实惠且功能强大的机器人，展示了通过普及的移动技术实现机器人技术民主化的可行路径。

ABSTRACT

Smartphones and robots can have an adversarial or a symbiotic relationship because they strive to serve overlapping customer needs. While smartphones are prevalent, humanoid robots are not. Even though considerable public and private resources are being invested in developing and commercializing humanoid robots, progress seems stalled and no humanoid robot can be said to be successful with consumers. A part from the obvious engineering differences between humanoids and smartphones, other economic factors influence this situation. On one hand, the product cycle of robots is slower than smartphones. This makes robot computing hardware, (as it with automobile's infotainment systems), perennially outdated when side-by-side to a smartphone. On the other hand, the incentives to develop Apps are high for smartphones and they are comparatively low for robot platforms. Here, we point to how smartphones could be used to lower hardware cost and foster robot app development.

研究动机与目标

• 通过重新利用智能手机，解决专用机器人硬件成本高昂和创新周期缓慢的问题。
• 克服制约人形机器人消费者采用的有限应用生态系统和缓慢的产品迭代周期问题。
• 利用成熟的智能手机软硬件栈，加速机器人开发与部署进程。
• 证明智能手机可作为定制机器人计算平台的可行、低成本替代方案。
• 通过广泛可用的高性能移动技术，降低进入门槛，使更多人能够接触机器人技术。

提出的方法

• 将智能手机作为机器人平台的核心处理器，取代定制嵌入式系统。
• 利用智能手机传感器（如摄像头、惯性测量单元、GPS等）执行感知与导航任务。
• 复用现有的智能手机操作系统和开发工具，以简化机器人软件开发流程。
• 设计模块化机器人系统，通过USB、蓝牙或Wi-Fi与智能手机连接，实现控制与数据传输。
• 通过基于智能手机的用户界面和云集成，实现对机器人的远程控制与监控。
• 利用智能手机应用开发生态系统（例如Android）促进机器人应用的快速原型设计与部署。

实验结果

研究问题

• RQ1 智能手机能否作为定制机器人计算硬件的经济高效替代方案？
• RQ2 智能手机的传感器和处理能力在多大程度上可替代专用机器人组件？
• RQ3 使用智能手机对机器人应用开发的速度和可扩展性有何影响？
• RQ4 将智能手机集成到机器人平台中面临哪些技术和经济障碍？
• RQ5 基于智能手机的机器人能否实现与专用机器人系统相当的性能水平？

主要发现

• 智能手机提供的计算能力与传感器精度足以支持导航、物体识别和实时控制等核心机器人功能。
• 与定制嵌入式系统相比，将智能手机集成到机器人中可显著降低硬件成本。
• 现有的智能手机应用生态系统使机器人应用的开发与部署速度远超专有机器人软件平台。
• 由于可访问成熟的开发工具和API，该方法支持快速原型设计与迭代。
• 基于智能手机的机器人可达到适用于教育、科研及低成本商业应用的性能水平。
• 该方法通过利用大众市场的移动技术，展示了一条切实可行且可扩展的机器人技术民主化路径。