Publikováno dne: 20. května 2025 / Aktualizace od: 20. května 2025 - Autor: Konrad Wolfenstein
Systém Twist: Technologie zachycení pohybu (MOCAP) revolucionizuje kontrolu humanoidních robotů-image: xpert.digitální
Teleperovaný systém napodobování celého těla: Interakce člověka-robota v reálném čase Změníme technologii robota
Lidské pohyby pro roboty: Potenciál systému Twist
Vědci dosáhli významného průlomu ve vývoji teleoperačních systémů pro humanoidní roboty. Použitím technologie zachycení pohybu mohou humanoidní roboti nyní provádět pohyby podobné člověka v reálném čase. Tato inovace umožňuje přesnou a intuitivní kontrolu robotů, což je důležitý krok k rozvoji robotů s plnou dovedností. Nový systém twist systému (teleoperovaný systém imitace celého těla), který převádí pohyby celého těla osoby na robota, je obzvláště pozoruhodné, a proto ohlašuje novou éru interakce člověka-robota.
Vhodné pro:
Základy teleobjektivního operace založeného na pohybu
Teleoperace popisuje dálkové ovládání strojů a je obzvláště důležitá v oblasti robotiky. Telerobotické systémy se používají, pokud je pracovní prostor příliš daleko, příliš malý, příliš velký nebo příliš nebezpečný pro lidi. Prostorové oddělení mezi lidmi (operátorem) a robotem (teleoperátor) umožňuje operace v různých oblastech, jako je minimálně invazivní chirurgie, popis inteligence nebo prostorové aplikace.
Technologie zachycení pohybu (MOCAP) tvoří základ pro moderní teleoperační systémy. Tato technologie umožňuje podrobné záznamy a simulace lidského pohybu, přičemž jednotliví lidé nebo celé skupiny lidí mohou být digitalizovány. Zaznamenaná pohyby jsou inteligentně zpracovávána a lze je použít pro animaci těl a jejich pohyby.
Jak funguje technologie zachycení pohybu
V technologii zachycení pohybu jsou pohyby těla skutečných lidí přesně sledovány a zaznamenány prostřednictvím speciálního obleku se značkovými body a optickými systémy. Pohybová data všech částí těla se shromažďují - nejen pažemi, rukama, nohama a nohama, ale také trupováním, boky a hlavou. Tato komplexní data jsou poté převedena na příkazy pomocí umělé inteligence (AI), které mohou provádět humanoidní roboty.
Systém zvratu: průlom v teleskopickém robotu
Systém Twist vyvinutý na Stanfordské univerzitě a Simon Fraser University je významným pokrokem v humanoidním robot teleobjektivu.
„Chceme, aby humanoidy měli stejnou úroveň dovedností celého těla jako lidé,“ vysvětluje Yanjie Ze, první autor studie Twist. „Představte si neuspořádanou kuchyni. Lidé mohou držet věci dvěma rukama a používat nohy k pohybu překážek, jako je košík na zemi.
Technická implementace Twist
Systém Twist obsahuje tři základní komponenty:
- Sběr a přesměrování dat: Offline a online přesměrováním jsou lidské pohyby přizpůsobeny robotu. To se provádí optimalizovaným přenosem 3D kloubních poloh a orientací, přičemž orientace těla a umístění nohou jsou také upravovány v reálném čase.
- Školení řadiče v simulaci: Twist používá dvoustupňový přístup s metodikou „učitele studentů“:
- Řadič „učitele“ má privilegovaný přístup k budoucím referenčním pohybům, což mu umožňuje naplánovat hladké pohyby.
- „Studentský“ řadič je vyškolen kombinací učení zesílení (RL) a klonování chování (BC) a má přístup pouze k aktuálním informacím o pohybu.
- Kontrola celého těla: Vyškolený ovladač umožňuje robota používat všechny stupně svobody, zatímco rovnováha je držena současně. To má za následek přirozenější a lidské pohyby.
Při testech s humanoidním robotem G1 od Untere vědci zjistili, že stačilo zaznamenávat pohyby celého těla a přesně je přenést do kloubů robota, čímž se zajistilo, že se provádějí pohyby různých končetin.
Vhodné pro:
Výzvy v humanoidní operaci teleobjektivu
Vývoj teleoperačních systémů pro humanoidní roboty představuje vědcům několik složitých výzev:
Přemostěte mezeru ztělesnění
Ústřední výzvou je přemostění „mezery ztělesnění“-anatomické rozdíly mezi lidmi a roboty. Vzhledem k tomu, že roboti mají jiné proporce, kloubové konfigurace a fyzikální vlastnosti než lidé, přímý přenos lidských pohybů není snadno možný.
Rovnováha a koordinace celého těla
Humanoidní sledování celého těla vyžaduje nejen přesnou kontrolu jednotlivých kloubů, ale také dynamickou údržbu rovnováhy během komplexních pohybů. V konvenčních teleobjektivních chirurgických systémech se zaměřuje často pouze na izolované pohyby, jako je lokomoce nebo manipulace, zatímco Twist umožňuje koordinované pohyby celého těla.
Latence a smyslová zpětná vazba
Teleoperační systémy musí překonávat problémy, jako je latence (časové zpoždění) a omezení smyslové zpětné vazby. Tyto faktory mohou ovlivnit synchronizaci lidských účinků s robotickými reakcemi.
Rozmanité aplikace zachycování pohybu teleobjektiv
Telefonní operace humanoidních robotů založená na pohybu otevírá řada možných použití:
Nebezpečné situace a záchranné operace
V nebezpečných prostředích lze namísto lidí použít teleoperované roboty, například při deturizaci výbušnin (likvidace výbušná jídla). Mezi lety 2015 a 2020 bylo ve Spojeném království ročně asi 2 000 operací EOD, což ilustruje potřebu bezpečných alternativ.
Složité manipulační úkoly
Humanoidní roboti mohou provádět komplexní manipulační úkoly prostřednictvím teleoperace, například v nestrukturovaných prostředích, jako jsou kuchyně nebo workshopy. Schopnost používat celé tělo včetně paží, rukou, nohou a nohou koordinovaných zde nabízí zásadní výhody.
Sociální robotika a expresivita
U humanoidních sociálních robotů je schopnost vyjádřit expresivní pohyby nezbytná. Systém OCRA vyvinutý na MPI (přizpůsobitelný recetační algoritmus založený na optimalizaci) umožňuje pohybové obrazy v reálném čase mezi různými kinematickými řetězci, což vede k intuitivním a lidským pohybům.
Alternativní přístupy a srovnání různých systémů
Kromě Twist existují různé další přístupy k teleobjektivu zachycenému pohybu:
Systémy založené na IMU
Někteří vědci používají systémy zachycení pohybu založené na IMU (inerciální měření), které jsou přenosné a levnější než optické systémy. Tato technologie se používá například pro teleobjektiv úkolů manipulace s lokomocí, ve kterých se kombinuje lokomoce a manipulace.
Přístupy založené na neuronálních sítích
Alternativní přístup využívá neuronové sítě k tomu, aby se naučili přiřazení mezi daty senzoru o zachycení pohybu a úhlovým pozicím čalounění robota. Tato metoda nevyžaduje předchozí analytický nebo matematický model robota, a proto může být aplikována na různé párování člověka-robota.
Systémy pro konkrétní části těla
Kromě operačních systémů pro teleobjektiv s plným tělem existují také specializované systémy, které se zaměřují na určité části těla, jako je záznam pohybu s dvojí rukou. Tyto systémy hrají důležitou roli při přesné kontrole bionických bimanuálních robotů pro jemné manipulační úkoly.
Vhodné pro:
Nedávný pokrok a budoucí vyhlídky
Vývoj teleoperačních systémů pro humanoidní roboty rychle postupuje. Kromě Twist vědci nedávno představili další inovativní systémy:
H2O: Human to humanoid
Systém H2O umožňuje pouze teleobjektiv v reálném čase kompletního humanoidního robota s kamerou RGB. K filtrování a výběru vhodných pohybů pro humanoidní roboty používá rámeček založený na RL a proces „sim-to-data“.
Telephoto chirurgie podporovaná AR
Vědci také zkoumají, jak Augmented Reality (AR) může podporovat telefony založené na MOCAP. Vizualizací virtuálního odkazu lidské paže kromě ramene robota mohou uživatelé lépe porozumět obrazům pohybu.
Ki a zachycení pohybu: budoucnost interakce člověka-robota
Telephoto operace humanoidních robotů založená na pohybu se v posledních letech značně vyvinula. Systémy, jako je Twist, označují významný pokrok tím, že robot umožňuje provádět lidské pohyby v reálném čase.
Kombinace technologie zachycení pohybu a pokročilých metod AI, jako je učení posílení a klonování chování, otevírá nové příležitosti pro interakci člověka-robota. Humanoidní roboti mohou nyní provádět nejen izolované pohyby, ale také koordinovat plné akce, které umožňují vyšší dovednosti a výraz.
V budoucnu by tyto technologie mohly výrazně rozšířit používání humanoidních robotů v nebezpečných prostředích s komplexními manipulačními úkoly a v sociálních kontextech. Neustálé zlepšování přesnosti, robustnosti a uživatele -přátelskost teleoperačních systémů pomůže dále snížit propast mezi lidskými schopnostmi a robotickým provedením.
Vhodné pro:
Váš globální partner pro marketing a rozvoj podnikání
☑️ Naším obchodním jazykem je angličtina nebo němčina
☑️ NOVINKA: Korespondence ve vašem národním jazyce!
Konrad Wolfenstein
Rád vám a mému týmu posloužím jako osobní poradce.
Kontaktovat mě můžete vyplněním kontaktního formuláře nebo mi jednoduše zavolejte na číslo +49 89 89 674 804 (Mnichov) . Moje e-mailová adresa je: wolfenstein ∂ xpert.digital
Těším se na náš společný projekt.
