使用虛擬現實遠程操作機器人讓工廠工人更容易遠程辦公

許多制造業工作需要實際存在來操作機器。但是，如果這些工作可以遠程完成呢?本周麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室(CSAIL)的研究人員展示了一個虛擬現實(VR)系統，可讓您使用Oculus Rift耳機遠程操作機器人。

該系統將用戶嵌入具有多個傳感器顯示器的VR控制室中，使其感覺它們位于機器人的頭部內部。通過使用手勢，用戶可以將他們的動作與機器人的動作相匹配，以完成各種任務。

“像這樣的系統最終可以幫助人類從遠處監督機器人，”CSAIL博士后助理Jeffrey Lipton說道，他是一篇關于該系統的相關論文的第一作者。“通過從家中遠程操作機器人，藍領工人將能夠像白領工人那樣遠程通勤并從IT革命中受益。”

研究人員甚至認為，這樣一個系統可以幫助越來越多的失業視頻游戲玩家采用“游戲制造”的制造陣地。

該團隊使用Rethink Robotics的Baxter人形機器人展示了他們的VC控制方法，但表示該方法可以在其他機器人平臺上運行，并且還與HTC Vive耳機兼容。

立頓與CSAIL董事Daniela Rus和研究員Aidan Fay共同撰寫了這篇論文。他們本周在溫哥華舉行的IEEE / RSJ智能機器人和系統國際會議(IROS)上發表了這篇論文。

這個怎么運作

傳統上，使用VR進行遠程操作有兩種主要方法。

在“直接”模型中，用戶的視覺直接耦合到機器人的狀態。使用這些系統，延遲信號可能導致惡心和頭痛，并且用戶的觀點僅限于一個視角。

在“網絡 - 物理”模型中，用戶與機器人分開。用戶與機器人和環境的虛擬副本交互。這需要更多的數據和專門的空間。

CSAIL團隊的系統介于這兩種方法之間。它解決了延遲問題，因為用戶不斷接收來自虛擬世界的視覺反饋。它還解決了與機器人不同的網絡物理問題：一旦用戶戴上耳機并登錄系統，他們就會感覺好像是在Baxter的腦袋里。

該系統模仿了“心靈的模型” - 我們的大腦中有一個小人控制著我們的行為，查看我們看到的圖像并為我們理解它們。雖然這對于人類來說是一個奇特的想法，但對于機器人來說它是合適的：“內部”機器人是控制室中的人，通過它的眼睛看到并控制它的動作。

使用Oculus的控制器，用戶可以與虛擬空間中出現的控件進行交互，以打開和關閉手柄以拾取，移動和檢索項目。用戶可以在觀看手臂的實時顯示的同時基于手臂的位置標記和他們的手之間的距離來計劃移動。

為了使這些運動成為可能，人類的空間被映射到虛擬空間，然后虛擬空間被映射到機器人空間以提供共同位置感。

與以前需要許多資源的系統相比，該系統也更靈活。其他系統可能會從每個攝像頭中提取二維信息，構建完整的三維環境模型，然后處理并重新顯示數據。

相比之下，CSAIL團隊的方法通過拍攝每只眼睛顯示的2-D圖像來繞過所有這些。(人腦通過自動推斷三維信息來完成剩下的工作。)

為了測試系統，該團隊首先遠程操作百特進行簡單的任務，如拾取螺絲或裝訂線。然后他們讓測試用戶遠程操作機器人來拾取和堆疊塊。

與“直接”模型相比，用戶以更高的速率成功完成了任務。不出所料，具有游戲體驗的用戶可以更輕松地使用該系統。

經過對最先進系統的測試，CSAIL的系統在95%的時間內更好地掌握物體，在完成任務時更快57%。該團隊還表明，該系統可以在數百英里之外的地方駕駛機器人，在華盛頓特區的酒店無線網絡上進行測試，以控制麻省理工學院的Baxter。

“這一貢獻代表了以直觀，自然，有效的方式將用戶與機器人空間連接起來的重要里程碑。” 斯坦福大學計算機科學教授Oussama Khatib說，他沒有參與這篇論文。

該團隊最終希望專注于使系統更具可擴展性，許多用戶和不同類型的機器人可與當前的自動化技術兼容。