An Ultralightweight Object Detection Network for Empty-Dish Recycling Robots

机器人 抓住 人工智能 计算机科学 培养皿 计算机视觉 目标检测 特征提取 容器(类型理论) 工程类 模式识别(心理学) 机械工程 遗传学 生物 程序设计语言
作者
Xuebin Yue,Hengyi Li,Lin Meng
出处
期刊:IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:72: 1-12 被引量:31
标识
DOI:10.1109/tim.2023.3241078
摘要

The emergence of empty-dish recycling robots has alleviated problems, such as labor shortages, caused by an aging population. The detection and grasping of dishes play a crucial role in empty-dish recycling robots. However, due to the limited resources of edge devices, traditional object detection models require more space to store parameters and much computational overhead, limiting the development of empty-dish recycling robots. Therefore, this article proposes an ultralightweight dish detection model YOLO-GS for an empty-dish recycling robot. We use the modified CSPDarknet as the backbone structure and design an ultralightweight neck structure for efficient feature fusion. Meanwhile, we design a lightweight head structure for object classification and bounding box coordinate regression by combining ghost shuffle convolution (GSConv2D) and the anchor-free method. For the empty-dish recycling robot to grasp the dishes, we design a dish grasp point extraction algorithm using image processing. Finally, TensorRT is used to optimize and accelerate the model for efficient and intelligent detection of dishes on the NVIDIA Jetson Xavier NX. The experimental results show that YOLO-GS achieves 99.380% mean average precision (mAP) with a parameter amount of 0.606 M. The inference speed of the TensorRT-optimized YOLO-GS algorithm reaches 31.371 FPS, which meets the needs of real-time dish detection by the empty-dish recycling robot. The image of the empty-dish recycling robot demo is available at https://www.youtube.com/watch?v=pCBo1nzm3qU&t=22s .
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