一种技术可以使机器人确定他们是否能够举起沉重的箱子

发布时间: 2020-09-08 17:34:01 来源:

机器人具有类似于人的身体,可以很快帮助人们完成各种各样的任务。这些机器人设计完成的许多任务涉及拾取不同形状,重量和大小的物体。

尽管许多最新开发的类人机器人能够拾取轻巧的物体,但举起笨重的物体常常被证明更具挑战性。实际上,如果物体太大或太重,机器人可能最终会摔碎或掉落物体。

考虑到这一点,约翰·霍普金斯大学和新加坡国立大学(NUS)的研究人员最近开发了一种技术,该技术可以使机器人确定是否能够举起物理特性未知的沉重箱子。在arXiv上预先发表的一篇论文中介绍的这项技术可以促进机器人的开发,该机器人可以更有效地举起物体,从而降低了他们拾起无法支撑或搬运的东西的风险。

“我们特别感兴趣的是如何对取消与未知的物理参数一箱的可行性人形机器人的原因,”元丰汉,谁进行了这项研究的研究人员之一,告诉TechXplore。“要实现这样一个复杂的任务时,机器人通常需要首先识别盒子的物理参数,然后生成安全,稳定的举起盒子的全身运动轨迹。”

机器人生成允许其举升物体的运动轨迹的过程可能需要进行计算。实际上,类人机器人通常具有很高的自由度,其身体抬起物体所需进行的运动应满足几个不同的约束条件。这意味着如果盒子太重或重心离机器人太远,则机器人很可能无法完成此动作。

汉解释说:“当我们尝试思考是否可以举起哑铃之类的重物时,请思考一下我们人类。”“我们首先与哑铃互动以获得对物体的某种感觉。然后,根据我们以前的经验,我们知道它是否太重而不能举起。同样,我们的方法从构造轨迹表开始,它通过模拟为机器人保存了与盒子的一系列物理参数相对应的不同有效提升运动。然后,机器人将此表视为对其先前经验的了解。”

Han与他的同事Ruiui Li和他的主管Gregory S. Chirikjian(NUS机械工程系教授兼负责人)合作开发的技术使机器人在短暂交互后即可了解盒子的惯性参数用它。随后,机器人回头查看由该方法生成的轨迹表,并检查它是否包含允许其用这些估计参数来举起箱子的举升运动。

如果存在该运动或轨迹,则认为抬起箱子是可行的,并且机器人可以立即完成任务。如果不存在,则机器人会考虑超出其能力的任务。

“基本上,我们的方法离线构造的轨迹表会根据盒子的惯性参数范围保存有效的全身提升运动轨迹,” Han说。“随后,我们开发了一种基于物理交互的算法,可以帮助机器人安全地与盒子互动,并估算盒子的惯性参数。”

这项新技术使机器人能够快速确定他们是否能够完成与起重相关的任务。因此,它节省了时间和计算能力,因为它避免了机器人在每次举升尝试之前(甚至是不成功的举升尝试)都不必进行全身运动。

Han和他的同事使用NAO(由SoftBank Robotics开发的著名人形机器人)评估了他们开发的方法。在这些试验中,NEO快速有效地识别了通过新技术无法举起或很难举起的物体。将来,相同的技术可能会应用于其他类人机器人,以使其更可靠,更高效地完成涉及举起大型或沉重物体的任务。

汉说:“我们的方法可以大大提高实际取放任务的工作效率,尤其是对于可重复的任务。”“在未来的工作中,我们计划将我们的方法应用于不同的对象或起重任务。”

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