致力于合作伙伴感知的人形机器人控制

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人形机器人进行有益互动的新方法。他们的论文预先发布在arXiv上，也提出了许多基于任务的合作伙伴感知技术，用于人形机器人控制。

“机器人正在快速发展，最近的许多发展都是为了解决目前放置机器人的围栏，使他们更安全地与环境和人们进行身体互动，”Yeshasvi Tirupachuri，其中一位研究人员这项研究告诉TechXplore。

人形机器人的设计与人类相似，体现了拟人的能力，使他们能够积极参与人类环境。除了确保它们对与外部代理的物理交互作出反应之外，IIT的这个研究团队还试图使他们能够积极地与代理商互动和互动，以实现共同的目标。

“我们认为这种研究方法可以让机器人在许多任务中更有资源，无论是帮助人类还是增强人类能力，”蒂鲁帕丘里说。

意大利理工学院(IIT)目前正在开展一项名为An.Dy的项目，该项目由欧洲委员会资助，旨在加强人机器人和机器人 - 机器人的协作。他们最近的研究工作特别侧重于理解和利用人形机器人与外部代理人的物理交互。

“我们研究的主要目标是制定一个通用的数学框架，即一种语言，通过该语言，机器人可以理解其与外部代理的物理交互，以及定义如何利用这些交互来完成任何任务。机器人，“蒂鲁帕丘里说。

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和一种改进与类人机器人相互作用的新方法，以及用于人形机器人控制的新的基于任务的伙伴感知技术。

“机器人是由多个刚体组成的系统，”蒂鲁帕丘里解释说。“管理这种刚体系统的物理定律被封装在系统的动力学中，有助于理解系统如何在外部影响下及时发展。如果多个代理参与物理交互，个体代理的动态孤立地观察，不会提供足够的信息来理解它的系统演变。“

这种限制主要是由于人形机器人的物理相互作用过程中机械耦合的复杂性。研究人员表示，为了更好地理解这些相互作用，他们必须将两个相互作用系统的动力学结合起来，而不是孤立地考虑。

“我们因此考虑了组合系统的动态，并提出了一种耦合动力学形式，通过它可以在与任何外部因素的物理交互中彻底理解机器人动力学，”蒂鲁帕丘里说。“为了实现这一目标，相互作用的动力学也采用数学语言制定，类似于机器人系统，采用刚体假设。”

通常，力 - 扭矩传感器放置在人形机器人上，使其能够理解由外部相互作用剂引起的外部扰动。然而，研究人员决定专注于外部代理在与机器人系统接触时所付出的努力。

蒂鲁帕丘里解释说：“即使在身体上的相互作用下，代理人的努力在很大程度上也是自我管理和自我调节的。” “在刚体系统的假设下，代理人的努力通过联合扭矩进行定量表示。因此，通过耦合动力学，我们的控制技术使机器人能够理解与代理人的努力方式之间的外部代理交互是如何发生的。如果有助于实现共同的目标，机器人就会利用这种努力。“

因此，与之前的努力相比，Tirupachuri和他的同事设计的方法旨在增强机器人对其正在与之交互的外部代理的意识。他们的研究可以为更具响应性的人形机器人的开发铺平道路，这些机器人在涉及人机交互的任务中表现更好。

“我们想象的场景涉及一个人体和人形机器人进行物理交互，”蒂鲁帕丘里说。“在未来的工作环境中，这种情况将非常重要，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情况。在这种情况下，人类穿着感知的套装，运行我们团队开发的一种新算法，用于从人体获取完整的实时动态和动态信息。“

在对两个人形iCub机器人进行一般控制框架测试时，研究人员遇到了一系列挑战，需要充分解决这些挑战才能推动项目向前发展。

“我们面临的主要限制是由于iCub手的当前机械设计的某些方面，显然不能执行任何动力抓握以进行长时间的物理互动，”Tirupachuri说。“我们现在正在开发一种新颖的机械装置，以克服这个缺点。”

蒂鲁帕丘里和他的同事正在研究一种实时人体动态估计系统。一旦该系统完全开发，他们计划通过运行涉及人类代理和类人机器人的更多实验来进一步验证他们的理论。

“我们还处于实验设计的初始阶段，在外骨骼机器人系统上实施我们的方法，这将有助于人类在工业车间设置的装配线上完成头顶任务，”Tirupachuri说。“这旨在通过提供符合人体工程学的支持来重复执行任务，从而提高人类的舒适度。”

最后，研究人员还在研究涉及两个机器人的新物理交互场景 - 例如，将物体放在一起。这些任务带来了额外的挑战，因为控制设计需要考虑对象的动态，同时还要考虑两个机器人的共享自主权以成功实现任务。