研究使用 VR 加速機器人培訓工人

喬治亞大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的虛擬現實(shí)（VR）空間，以幫助人類(lèi)與機器人一起工作的人員更高效、更有效地進(jìn)行培訓。

與機器人一起工作是回收行業(yè)日益普遍的現象，它有助于任務(wù)自動(dòng)化和簡(jiǎn)化復雜的工作，例如拆卸。這對于從即將結束其使用壽命的電子產(chǎn)品中回收零件和有價(jià)值的材料至關(guān)重要。然而，拆卸任務(wù)本身也帶來(lái)了自己的挑戰，VR 可以幫助這個(gè)行業(yè)的工人進(jìn)行培訓。

“與組裝相比，組裝有非常標準的流程，而拆卸則稍微復雜一些，”該研究的主要作者、UGA 工程學(xué)院副教授李北文說(shuō)?！叭绻覀冎皇呛?jiǎn)單地逆轉整個(gè)組裝流程，可能效果不會(huì )很好?！?/p>

研究人員開(kāi)發(fā)了 VR Co-Lab 來(lái)幫助減少困惑。通過(guò)數字化培訓員工，使他們能夠在不損壞材料的情況下練習拆卸可回收物品，并學(xué)習如何避免與機器人受傷和碰撞。

在這項研究中，用戶(hù)在一個(gè)虛擬空間中借助機器人幫助拆卸硬盤(pán)。虛擬工作站與實(shí)際工作中的工作站相似，包括拆卸所需的各種工具和機械，以及機器人助手。

在培訓過(guò)程中，工人遵循拆卸硬盤(pán)的逐步程序。人類(lèi)用戶(hù)處理更精確的任務(wù)，例如擰螺絲或撿起和放置小螺絲釘，而機器人手臂管理大螺絲釘和松散物品。該程序還向用戶(hù)提供反饋，測量完成會(huì )話(huà)所需的時(shí)間和犯錯的次數。

“有很多任務(wù)。它需要復雜的工人培訓，通常，”李說(shuō)?！八?，如果我們有一個(gè) VR 系統，那將非常有幫助地縮短培訓時(shí)間。這比讓用戶(hù)閱讀成百上千頁(yè)的書(shū)面文件要容易得多?！?/p>

VR 合作實(shí)驗室利用 Meta Quest Pro，該設備使用其攝像頭跟蹤手腕、肘部、肩膀和軀干的上身運動(dòng)。這使得程序能夠根據用戶(hù)的動(dòng)作規劃機器人的運動(dòng)，防止碰撞并增強人與機器人之間的互動(dòng)。

該程序在教用戶(hù)如何避免它們的同時(shí)，也警告可能導致受傷的潛在危險，例如與機械臂的碰撞。該系統還可以用來(lái)確定機械臂在不使員工不堪重負的情況下可以多快地操作。

李和他的團隊計劃在未來(lái)進(jìn)行更全面的用戶(hù)測試，以確保該系統對各種技能水平都有用，并且適用于拆卸硬盤(pán)以外的任務(wù)。隨著(zhù)機器人的使用變得越來(lái)越普遍，改進(jìn)培訓過(guò)程將非常重要。

“機器人對于未來(lái)回收行業(yè)非常重要，因為它們可以自動(dòng)完成很多拆卸步驟。這將有助于緩解勞動(dòng)力短缺，”李說(shuō)?！耙驗椴鹦斗浅碗s，它需要人與機器人一起工作。這就是我們開(kāi)發(fā)這個(gè) VR 系統進(jìn)行培訓的基本動(dòng)機?！?/p>

該研究發(fā)表在《Machines》雜志上，并由美國國家科學(xué)基金會(huì )提供資助。愛(ài)荷華州立大學(xué)的 Yashwanth Maddipatla 與德克薩斯 A&M 大學(xué)的 Xiao Liang、Sibo Tian 和 Minghui Zheng 共同撰寫(xiě)了該研究。