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2022-05-14 14:25

机器人给人类穿上没有全貌的衣服

机器人已经擅长于某些事情,比如提起太重或太笨重的物体,人类无法处理。它们非常适合的另一个应用是精密组装诸如手表之类的东西,这些东西有大量的微小部件,有些小到肉眼几乎看不见。

麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)交互式机器人小组的访问科学家西奥多罗斯·斯图莱蒂斯(Theodoros Stouraitis)解释说:“更难的任务是需要情景感知的任务,包括对环境变化情况的几乎瞬时适应。”

麻省理工学院航空航天系博士研究生沈丽(音译)补充道:“当机器人必须与人类互动、共同工作以安全并成功地完成任务时,事情变得更加复杂。”

Li和stouraitis,以及本田欧洲研究所的Michael Gienger,爱丁堡大学的Sethu Vijayakumar教授,以及麻省理工学院的互动机器人小组的负责人Julie a . Shah教授,选择了一个问题,这个问题提供了大量的挑战:设计一个机器人,可以帮助人们穿衣服。去年,李、沙阿和其他两名麻省理工学院的研究人员完成了一个涉及机器人辅助无袖穿衣的项目。在一篇发表在2022年4月《IEEE机器人与自动化》杂志上的论文中,Li、Stouraitis、Gienger、Vijayakumar和Shah解释了他们在一个要求更高的问题上取得的进展,该问题由机器人辅助穿戴带袖子的衣服。

后一种情况的最大不同是由于“视觉遮挡”,李说。“在整个穿衣过程中,机器人无法看到人的手臂。”特别是,它不能总是看到肘部或确定它的精确位置或方位。这反过来又会影响机器人将衣服(如长袖衬衫)从手拉到肩膀时必须施加的力。

处理妨碍视力的问题,这个团队开发了一种“状态估计算法”,允许他们做出合理准确的猜测在哪里,在任何给定的时刻,肘部和胳膊是inclined-whether手肘伸直或弯曲,向上,向下,或者侧身——即使完全被衣服遮住了。在每一个时刻,该算法以机器人对布料施加的力的测量值作为输入,然后估计肘部的位置——不完全准确,但将其置于包含所有可能位置的盒子或体积中。

Stouraitis说,这些知识反过来告诉机器人如何移动。“如果手臂是直的,那么机器人就会沿着直线运动;如果手臂弯曲,机器人将不得不绕着肘部弯曲。”他补充说,获得可靠的照片很重要。“如果对肘部的估计错误,机器人可能会做出一个会产生过度、不安全力的动作。”

该算法包括一个动态模型,预测手臂未来将如何运动,每个预测都通过测量在特定时间施加在布料上的力来修正。虽然其他研究人员也做过类似的状态估计预测,但这项新工作的不同之处在于,麻省理工学院的研究人员和他们的合作伙伴可以为不确定性设定一个明确的上限,并保证肘部在规定的范围内。

用于预测手臂运动和肘部位置的模型以及用于测量机器人施加的力的模型都包含了机器学习技术。用于训练机器学习系统的数据来自穿着内置传感器的“Xsens”服装的人,这些传感器可以精确地跟踪和记录身体运动。机器人训练后,它能够推断出肘姿势把夹克放在人类的主题时,一个人以各种方式移动他的手臂在procedure-sometimes针对机器人的牵引的夹克,有时参与随机运动自己的协议。

这项工作是严格关注estimation-determining手肘的位置和手臂姿势准确可能Shah的团队已经转移到下一个阶段:开发一个机器人,可以在响应的变化不断调整其运动手臂和肘部取向。

在未来,他们计划解决“个性化”的问题——开发一个机器人,可以解释不同人的特殊移动方式。同样地,他们设想机器人可以使用各种不同的布料材料,每种布料在拉动时的反应可能有所不同。

虽然这个小组的研究人员对机器人辅助穿衣很感兴趣,但他们认识到这项技术有更广泛用途的潜力。李指出:“我们并没有专门研究这个算法,让它只适用于机器人穿衣。”“我们的算法解决了一般的状态估计问题,因此可以应用于许多可能的应用。这一切的关键在于能够猜测或预测不可观察的状态。”例如,这种算法可以引导机器人识别其人类伙伴的意图,因为它可以协同工作,有序地移动砖块或布置餐桌。

这是在不远的将来可以想象的一个场景:机器人可以为晚餐摆桌子,甚至可能清理你的孩子留在餐厅地板上的积木,把它们整齐地堆放在房间的角落。然后,它可以帮助你穿上无尾礼服,让自己在饭前更得体。它甚至可以把盘子端到餐桌上,为食客提供适当的份量。机器人不会做的一件事是在你和其他人到达餐桌之前吃光所有的食物。幸运的是,这是一个“应用程序”——应用程序而不是胃口——还没有在绘图板上。


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麻省理工学院


本文由麻省理工学院新闻(web.mit.edu/newsoffice/)转载,该网站主要报道麻省理工学院的研究、创新和教学方面的新闻。

引用:机器人给人类穿上没有全貌的衣服(2022年,4月5日),检索自https://techxplore.com/news/2022-04-robots-humans-full-picture.html

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