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    科研動態

    智能機器人系統研究團隊提出機器人類人靈巧操作方法,實現人與機器人間的類人物體交接

  • 發表日期:2022-09-09 【 【打印】【關閉】
  •   類人靈巧操作能力是目前機器人亟待突破的瓶頸之一,許多對人類而言異常簡單的靈巧操作任務,對機器人來講是極其困難的。類人物體交接(Object Handover)是人類期望機器人能具有的關鍵類人靈巧操作能力之一,對于人和機器人的交互、協同與合作,以及機器人在服務、工業、航天等領域的廣泛應用具有重要的意義。 

      自動化所王鵬研究員團隊通過借鑒人與人之間的物體交接方式,提出了一種人與仿人五指靈巧手機器人之間的類人物體交接靈巧操作方法,并應用到實際機器人平臺中,實現了人和仿人五指靈巧手機器人之間的多樣性物體類人交接自主靈巧操作(Learning Human-to-Robot Dexterous Handovers for Anthropomorphic Hand)。 

    (左)人與人之間的物體交接,(右)人與機器人之間的類人物體交接

      目前,人與機器人間的物體交接主要以二指平行爪等簡單機構作為機器人的末端執行器,由于結構的差異性,難以實現物體在人和機器人之間的自然和靈巧傳遞。該研究以具有仿人結構和自由度的五指靈巧手作為機器人末端執行器,借鑒人手的抓握習慣建立學習模型,自動生成物體交接抓取配置策略,從而使機器人能夠使用類人的抓握方式,實現對人傳遞物體的靈巧交接。 

    人與仿人五指靈巧手之間的類人物體靈巧交接方法 

      研究提出了基于仿人五指靈巧手的“人-機器人”類人物體交接框架??蚣馨ㄈ齻€模塊:(1)基于多模態感知的場景理解;(2)抓取配置學習與生成;(3)交接路徑規劃與機器人動作實施。 為使機器人能適應不同的交接物體,團隊提出了一種仿人五指手高效抓取學習模型AHG-Net,模型以物體單視角點云作為輸入并對抓取配置進行預測,同時,構建了超過5000個物體和百萬級抓取標簽的數據集。 

    面向“人-機器人”物體交接抓取學習的數據集及虛擬環境下的驗證 

      研究應用于團隊構建的類人靈巧操作機器人平臺,實現了機器人以類人的抓取模式對人所傳遞物體進行自主交接操作。面對多樣性的物體、隨意的傳遞姿態,該方法都展現了較好的適應能力。 

      成果可推廣應用于人形機器人等靈巧操作機器人中,為家庭服務、空間在軌操作、工業人機協作、危險物處置等應用場景的“人-機器人”交互和協同操作提供支撐。 

    傳遞任意姿態物體

    從不同方向傳遞物體 

    傳遞多樣性物體 

      成果發表在《IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems》上。 

      

      Haonan Duan, Peng Wang*, Yiming Li, Daheng Li, Wei Wei,Learning Human-to-Robot Dexterous Handovers for Anthropomorphic Hand, IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems, 2022. DOI: 10.1109/TCDS.2022.3203025 

     

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