20年10月来自东京大学的论文“Bilateral humanoid teleoperation system using whole-body exoskeleton cockpit TABLIS”。
这是一种人形机器人双边遥控系统的设计方法。重点研究双足稳定性和 2D/3D 运动空间问题。提出的系统有两个机器人硬件和两个控制软件。主端硬件，是新开发的座椅式全身外骨骼驾驶舱“TABLIS”，主端软件可重现远程 2D/3D 地面并克服运动的空间限制，例如使用跑步机的方式。从端软件，可防止人形机器人在操作员输入不准确的情况下跌倒。用人形机器人“JAXON”作为从端硬件。演示一个双边准 3D 步进遍历和系统设计的有效性。
全身类人机器人的远程操作面临诸多挑战。对于上半身类人机器人，下半身机构要么由推车式机器组成，要么固定在地面上。因此，在这种情况下，主要关注的是运动学或静力学，例如逆运动学、防撞和触觉。另一方面，全身类人机器人的主要关注点，是其双足身体的动力学。其动力学自然不稳定，通常被建模为
线性倒立摆 (LIP)
模型。就在线实时远程操作而言，机器人必须跟踪操作员的顺序输入，同时遵守几个动力学约束。由于这些困难，普通操作员无法直接操纵全身类人机器人。因此，本文开发一种辅助软件方法来操纵双足动力学 [1]。在进行运动远程操作时，操作员必须处理可用空间的限制。这是因为机器人的运动取决于操作员的动作；例如：为了让机器人能够走动，操作者也应该走动。为了缓解这一限制，需要一种机制，例如跑步机。然而，人形机器人应该在 3D 现实世界中行动，并使用其全身进行交互。因此，使用现有设备无法克服这些限制。提出的系统具有独特的双足导向软件系统和类似驾驶舱的全身硬件设备，并可实现 3D 双足遥控操作，如图所示。
如图是全身类人遥操作的不同设备设计：
（a-i）
(a) 是一个站立的人和一个动作捕捉设备。
这是最流行和最简单的人形运动传递方法。
研究人员经常使用一些振动/压力触觉设备来反馈触觉或双足平衡 [2]。
然而，物理交互和运动工作空间的可重复性有限。
(b) 是一款商用VR游戏设备，它使用滑行提供无限的地板探索，可以用作人形运动界面 [3]。
然而，它没有力反馈，很难将这种设计扩展到 3D 运动。
(c) 是一种 2D 跑步机设备，它通过自然行走提供无限的地板探索 [4]。
然而，它没有力反馈，不能应用于 3D 运动。
(d) 有两个面向操作员脚底的力或位置反馈装置，它们提供类似于 3D 跑步机的无限 3D 运动 [5]。
这种设计的缺点是其用途主要限于运动，站立使用这种装置比坐着更费力。
（e）是一组 3D 触觉装置，面向操作员一侧的两个末端执行器，并在每个末端执行器上提供力反馈 [6]。
与（d）所示的设计类似，设备的相对放置阻碍了操作员全身运动的范围。
（f）是一种提供双臂力反馈的外骨骼型装置，常用于遥操作 [7]。
传统的人形机器人遥操作主要集中在上半身，而下半身控制方法包括简单的踏板装置或滑行行走。
（g）是本文的座椅式全身外骨骼驾驶舱。
这可以解释为（f）中所示装置的延伸。
操作员的底部连杆（腰部）固定在座上，类似于自行车座。
因此，只能进行近乎站立或坐姿的运动传递。
其类似人类的串行链提供了足够的工作空间和可扩展性，可用于驾驶汽车、踩高和爬梯子等活动。
该装置有几个优点：
它能够实现高效的 2D/3D 运动，允许全身工作空间，并且在长时间操作期间造成的压力较小。
安装面积可以比人大一个尺寸。
与平行连杆关节装置相比，缺点是全驱动关节系统价格昂贵，刚度/精度降低。
（h）是一个站立的人，腰部带力的反馈机制。
基本上，操作员的全身运动与（a）相同，并且操作员 COM/腰部的力反馈功能，提供了双足动力学的直接双边同步 [8]，[9]。
（i）是一种更复杂的全身外骨骼装置概念，可以解释为（g）和（h）的组合。
该系统与带有浮动基座联结的人类全身运动学模型类似。
6 自由度 (DOF) 驱动基座连杆可以克服操作员在 (g) 中腰部姿势的限制，并可以实现爬行/躺卧操作或更直观的 2D/3D 运动，并借助于基座联结加速度。
然而，根关节执行器系统，需要超过 150 公斤的负载能力，类似于重型工业机器人手臂，其安装空间和成本对于日常使用来说过高。
传统的双足遥控操作研究可以根据双足运动命令的抽象级别进行重组。使用
高级抽象命令
时，操作员主要输入脚步 [10] 或整体运动方向 [11], [3]。某些基于预测控制、二次规划或捕捉点的步态生成程序，会生成详细的全身关节运动。这种方法由于步态规划良好，可以提供更高的稳定性，但很难手动控制其 6 自由度足部位置。因此，在这种情况下，机动性往往较低。
使用
中级抽象命令
时，操作员直接输入其足部/COM 力/位置。然而，某些运动修改程序会修改输入运动以满足双足动力学约束 [12], [1]。操作员可以手动控制其 COM/脚部运动，但其详细轨迹是在线修改的。因此，这种方法提供了中等机动性和稳定性。本研究方法也属于这种类型。
在使用
低级抽象命令
时，操作员直接输入他们的脚/COM 力/位置。应用一个少量轻量级运动学/动力学重定向，整个运动迁移系统以较低的延迟工作 [13]。这种方法可以实现快速且高度动态的运动迁移。然而，很难在线计算双足动力学的约束。因此，这种方法提供更高的机动性和更低的稳定性。本文主要目标是如何调整机动稳定性以及如何将全身遥操作系统应用于实际任务场景。
如图所示显示双边仿人遥操作系统的示意图。遥操作系统的重要特征如下：（1）正常的主-从反馈回路和局部双足相关反馈回路共存。局部反馈回路对双足稳定性起着重要的辅助作用。（2）操作员可以感受到 3D 地面接触信息，但 6 自由度从属脚扳无法重现这些信息。
从属机器人的垂直地面反作用力，被转换成“检测的地板高度”，操作员感受到虚拟重现的地板。与其他正常的双边控制方法相比，该方法有几个用于控制双足动力学的自动化子系统，操作员输入被视为中层抽象命令。一般的双边连接双机器人系统，由主/从侧硬件/软件组成。从属端硬件是人类尺度的大功率人形机器人
JAXON
[14]。
如图所示座椅式全身外骨骼驾驶舱“
TABLIS
”的完整设计。“
TABLIS
”这个名字是“
远程操作辅助双边运动接口骨架
”的缩写。人形外骨骼部分的标称物理规格为，质量=90 千克（上部=35 千克，下部=55 千克），高度=1.9 米。加上底座框架，它们的质量=124 千克，高度=2.1 米。
如图显示TABLIS一个基于钣金设计和连杆的例子：
如图所示TABLIS关节安装和可达性测试：
关节总数27，关节的位置设计如图左侧所示。
TABLIS关节位置是根据经验确定的，没有采用任何人机工程学优化方法。
如图显示TABLIS的传动设计。
正齿轮和正时带轮是普通机构，但它们的传动效率足够高，约为97∼99% [15]。
这意味着两者的组合可以提供至少 94%（0.972 = 0.94）的传动效率，并且可以提供比谐波传动更好的反向驱动能力 [16]。
绞盘驱动器和电流控制电机的组合已经应用于商用触觉设备 [17]，高扭矩密度电机和低齿轮比变速器的组合最近已应用于四足机器人 [18]。
电机 / 变速器的选择策略是参考这些产品制定的。
目标关节扭矩规格是根据测量的人体数据设定的 [19]。
根据数据，日本男性的平均最大关节扭矩值约为（臀部、膝盖、脚踝、肩部、肘部、腕部）=（143, 113, 69, 55, 46, 11）N·m。
应当注意，这些值是 4∼6 s 的瞬时输出值，因此不能简单地与机器人的连续扭矩值进行比较。
结果，实现人体 15∼57% 的最大关节扭矩，如下表所示。
腿部采用 MAXON EC 90 flat 90W（扁平 90W）和 EC 90 flat 260W（扁平 260W）电机，手臂采用 EC-4pole 30 200W（4pole 200W）电机。
就全身框架而言，TABLIS 采用了独立式外骨骼设计。
