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致力于了解合作伙伴的类人机器人控制

2021年08月19日 柳州机械设备网

致力于了解合作伙伴的类人机器人控制

意大利理工学院(IIT)的研究人员最近提出了一种耦合动力学形式主义和一种利用与类人机器人进行有益交互的新方法。他们的论文已预先发表在arXiv上,还提出了许多基于任务的,可感知合作伙伴的类人机器人控制技术。

“机器人的发展日新月异,许多新的发展都致力于降低目前放置机器人的围墙,使其更安全地与环境和人类进行物理互动,”研究人员之一Yeshasvi Tirupachuri进行了研究中国机械网okmao.com。这项研究告诉TechXplore。

类人机器人的设计类似于人类,具有拟人化的能力,可使其积极参与人类环境。除了确保它们对与外部代理的物理交互具有反应性之外,IIT的这支研究人员团队还试图使它们能够主动与代理互动并实现共同的目标。

Tirupachuri说:“我们认为这种研究方法使机器人能够在很多任务上更灵活地运用,以协助人类或增强人类能力。”

意大利技术学院(IIT)目前正在研究一个由欧盟委员会资助的名为An.Dy的项目,旨在加强人机和机器人之间的协作。他们最近的研究工作主要集中在理解和利用人形机器人与外部代理的物理交互作用。

“我们研究的主要目标是制定一种通用的数学框架,即一种语言,机器人可以通过该语言理解其与外部代理的物理交互,并定义如何通过这些交互来完成任务的完成。机器人,” Tirupachuri说。

在他们最近发表的论文中,研究人员提出了一种耦合动力学形式主义和一种改善与类人机器人的交互的新方法,以及用于类人机器人控制的基于任务的,基于伙伴的新技术。

“机器人是由多个刚体组成的系统,” Tirupachuri解释说。“控制这样的刚体系统的物理学定律被封装在系统的动力学中,这有助于理解系统在外部影响下如何随时间演化。如果有多个主体参与物理相互作用,则各个主体的动力学就会发生变化。孤立地观察到,将无法提供足够的信息来理解其系统的发展。”

此限制主要是由于人形机器人的物理交互过程中机械耦合的复杂性。研究人员认为,为了更好地理解这些相互作用,他们必须一起考虑而不是孤立地考虑两个相互作用系统的动力学。

Tirupachuri说:“因此,我们考虑了组合系统的动力学,并提出了一种耦合动力学形式主义,通过它可以在与任何外部媒介的物理交互作用下彻底了解机器人动力学。” “为了实现这一目标,还使用刚体假设,以类似于机器人系统的数学语言来制定交互代理动力学。”

通常,力-扭矩传感器放置在人形机器人上,从而使其能够感知由外部相互作用剂引起的外部扰动。然而,研究人员决定专门关注外部代理在与机器人系统互动时所花费的精力。

蒂鲁帕查里解释说:“即使在物理相互作用下,代理人的努力在很大程度上是自我管理和自我调节的。” “在刚体系统的假设下,代理的工作量由关节扭矩定量表示。因此,通过耦合动力学,我们的控制技术使机器人能够根据代理的工作量来了解与外部代理的相互作用。最终,如果有助于达成共同目标,则机器人会利用这种努力。”

因此,与先前的努力相反,Tirupachuri和他的同事设计的方法旨在增强机器人对其与之交互的外部代理的意识。他们的研究可以为开发更具响应性的类人机器人铺平道路,该类机器人在涉及人机交互的任务中表现更好。

蒂鲁帕查里说:“我们所设想的场景涉及一个人类和一个人形机器人,它们参与物理交互。” “这种情况在未来的工作环境中非常重要,在这种情况下,机器人和人类将协作以促进工作空间的“人体工程学”,从而避免危害人类健康的危险情况。我们团队开发的一种新颖算法,可以从人类那里获得完整的实时运动和动态信息。”

在两个仿人形iCub机器人上测试他们的通用控制框架时,研究人员遇到了一系列挑战,这些挑战需要得到适当解决才能使项目向前发展。

Tirupachuri说:“我们面临的主要限制是由于iCub指针当前的机械设计的某些方面,这些方面显然无法执行任何力量控制,从而无法进行长时间的物理交互。” “我们现在正在开发一种新颖的机械装置来解决这一缺点。”

Tirupachuri和他的同事们现在正在研究一种实时的人类动力学估计系统。系统全面开发后,他们计划通过运行更多涉及人类代理和类人机器人的实验来进一步验证其理论。

Tirupachuri说:“我们还处于实验设计的初始阶段,以在外骨骼机器人系统上实施我们的方法,该系统将帮助人们在工业车间的装配线上完成头顶任务。” “通过提供重复执行任务的人体工程学支持,旨在提高人类的舒适度。”

最后,研究人员还研究了涉及两个机器人的新的物理交互方案,例如,将物体一起搬运。这些任务带来了额外的挑战,因为控制设计将需要考虑对象的动力学特性,同时还要考虑两个机器人的共享自主权以成功完成任务。