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社会化具身协同机器人:工业协同机器人与社会虚拟智体的整合

计算机视觉深度学习和自动驾驶  · 公众号  ·  · 2024-04-04 04:40

正文

23年1月意大利国家研究院、意大利Bologna大学和德国AI研究中心的论文“Towards social embodied cobots: The integration of an industrial cobot with a social virtual agent”。

工业协同机器人的物理能力与社交虚拟角色的集成可能是一种可行的解决方案,可以增强工作者对系统作为具身社会实体的理解,并提高工作场所的社会参与度和幸福感。使用预先录制的视频交互进行了一项在线研究,引导协同机器人-avatar系统的不同具身配置在系统的社会存在感(social presence)、协同机器人-avatar的统一性(unity)和社会角色(social role)方面的潜在优势,并探索它们之间的关系。特别是,对两种不同的配置进行了探索和比较:虚拟人物显示在绑在协同机器人底座上的平板电脑(tablet)上,或位于工作单元背面的大电视屏幕上。结果表明,参与者没有表现出基于结构的明确偏好,两种配置都符合这些基本标准。就结构之间的关系而言,对社会存在、统一性和社会角色(共治)的感知之间存在很强的相关性。这为深入了解这些结构在将协同机器人视为具身社会实体以及构建支持工作场所幸福感的协同机器人方面的作用提供见解。

如图是视频采集的工作室一览:

为了录制两个视频,描述工作者与协同机器人-avatar集成系统的互动,工业室是在实验室环境中复制的。 实验工作单元是如图所示3D打印的平面齿轮协同组装而设计的。 组装的一半由协同机器人自己完成,而工作者负责另一半。 当两个子组件最终组装在一起时,两者之间会直接协作,协同机器人将其零件保持在精确的方向上,工作者完成齿轮的啮合。

为此,Fanuc CRX10iA/L[19]协作机器人与L-形工作台刚性连接,并配备用于零件检测的Pickit3D相机[20]。 桌子的右侧是协同机器人所需所有零件的存储位置,也是协同机器人执行其部件的位置。 相反,左侧的桌子是工作者用于子部件任务和最终协作装配。 此外,工作者必须为协同机器人补充一个组件缓冲。 检测摄像头允许协同机器人寻找所需的部件,然后使用Robotiq Hand-E夹具[21]抓取该部件并用于组装。

协同机器人-avatar的两种配置通过感知的统一性(Unity)、社交存在(Social presence)和角色(Role)等来捕捉实施方式的各个方面:要么将一个大电视屏幕放置在工作单元的角落,以便用户始终可见,要么将平板电脑直接绑在协同机器人的基底上,以便与它一起移动,并始终面向夹具(gripper)的方向。从软件的角度来看,整个系统在ROS[22]中驱动,并直接与Visual SceneMaker[23]集成,用于任务定义和同步。特别是,avatar可视化器模块是使用YALLAH框架[24][25]开发的,该框架允许使用Blender 3D[26]进行直接定制,并作为独立的Unity3D[27]应用程序进行部署。

如图是虚拟人物的截屏照片:

总共编制了两份调查表,每种条件/设置各一份。 问卷包含一段视频和一组条目,由四个级别组成: 社会角色(共治和监督)、社会存在和统一性,以及关于赞同和想象自己在这种情况下的能力。 对于所有级别,都使用了5分的喜欢级,范围从强烈不赞同到强烈赞同。 共治和监督都与工作者与系统的关系有关。 社交存在和与某人而非某事工作的感觉有关。 最后,统一性是衡量avatar和协同机器人是否被视为一个系统,而不是两个独立的系统。

社会存在基于Lin提出的[29]社会存在问卷。对问题的表述进行了调整,以适应当前研究的环境。由于找不到任何其他现有问卷,这些条目是基于相关属性自行创建的。为了统一性,以字典定义[30]为导向,得出了三个性质,即:一体性、和谐性和各部分的关联性。

对于特定任务,可以确定两个主要协作段:

•当协同机器人在一个组件工作时,工作者补充协同机器人桌子上所需的组件。

•协同机器人以精确的方向固定其子组件,而工作者通过正确地啮合齿轮将其与另一个子组件组装在一起。







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