Gepubliceerd op: 20 mei 2025 / Update van: 20 mei 2025 - Auteur: Konrad Wolfenstein
The Twist System: Motion Capture Technology (MoCAP) maakt een revolutie teweeg in de controle van humanoïde robots-beeld: Xpert.Digital
Teleoperated imitatiesysteem van het hele lichaam: realtime menselijke robotinteractie We veranderen de robottechnologie
Menselijke bewegingen voor robots: het potentieel van het twist -systeem
Wetenschappers hebben een aanzienlijke doorbraak bereikt in de ontwikkeling van teleoperatiesystemen voor humanoïde robots. Door gebruik te maken van motion capture-technologie, kunnen humanoïde robots nu in realtime mensachtige bewegingen uitvoeren. Deze innovatie maakt een precieze en intuïtieve controle van robots mogelijk, wat een belangrijke stap is in de richting van het ontwikkelen van robots met volledige vaardigheden. De nieuwe systeemwending (teleoperated imitatiesysteem van het hele lichaam), die de volledige lichaamsbewegingen van een persoon overbrengt naar een robot, is bijzonder opmerkelijk en luidt dus een nieuw tijdperk van menselijke robotinteractie in.
Geschikt hiervoor:
De basisprincipes van op beweging vastleggen gebaseerde telefoto-chirurgie
Teleoperatie beschrijft de afstandsbediening van machines en is vooral belangrijk in het robotische gebied. Telerobotische systemen worden gebruikt als de werkruimte te ver weg is, te klein, te groot of te gevaarlijk voor mensen. De ruimtelijke ontkoppeling tussen mensen (operator) en robot (teleoperator) maakt operaties mogelijk op verschillende gebieden, zoals minimaal invasieve chirurgie, de inlichtingenbeschrijving of ruimtetoepassingen.
Motion Capture Technology (MoCAP) vormt de basis voor moderne teleoperatiesystemen. Deze technologie maakt gedetailleerde opnames en simulaties van menselijke beweging mogelijk, waarbij individuele mensen of hele groepen mensen kunnen worden gedigitaliseerd. De opgenomen bewegingen worden intelligent verwerkt en kunnen worden gebruikt voor de animatie van lichamen en hun bewegingen.
Hoe de motion capture -technologie werkt
In de Motion Capture -technologie worden de lichaamsbewegingen van echte mensen nauwkeurig nagestreefd en opgenomen via een speciaal pak met markeringspunten en optische systemen. Bewegingsgegevens van alle delen van het lichaam worden verzameld - niet alleen door armen, handen, benen en voeten, maar ook door romp, heupen en hoofd. Deze uitgebreide gegevens worden vervolgens omgezet in opdrachten met behulp van kunstmatige intelligentie (AI) die humanoïde robots kunnen uitvoeren.
Het twist -systeem: een doorbraak in robottelescopisch
Het Twist -systeem dat is ontwikkeld aan de Stanford University en Simon Fraser University is een belangrijke vooruitgang in de humanoïde robot telefoto.
"We willen dat humanoïden hetzelfde niveau van full-body vaardigheden hebben als mensen", legt Yanjie Ze, eerste auteur van de Twist-studie uit. "Stel je een slordige keuken voor. Mensen kunnen dingen met twee handen vasthouden en hun voeten gebruiken om obstakels te verplaatsen, zoals een mand op de grond. Mensen kunnen ook de deur openen met de zijkanten van hun lichaam of ellebogen. We willen dat humanoïden hetzelfde kunnen doen door imitatie -mensen rechtstreeks."
Technische implementatie van twist
Het twist -systeem omvat drie essentiële componenten:
- Data -acquisitie en retargeting: door offline en online retargeting zijn menselijke bewegingen aangepast aan de robot. Dit wordt gedaan door geoptimaliseerde overdracht van de 3D -gewrichtsposities en oriëntaties, waarbij lichaamsoriëntatie en voetplaatsing ook in realtime worden aangepast.
- Controller-training in de simulatie: Twist gebruikt een tweefasige aanpak met een "lerarenstudent" -methode:
- De "leraar" -controller heeft bevoorrechte toegang tot toekomstige referentiebewegingen, waardoor deze soepele bewegingen kan plannen.
- De "Student" -controller wordt getraind door een combinatie van versterkingsleren (RL) en gedragsklonen (BC) en heeft alleen toegang tot de huidige bewegingsinformatie.
- Full Body Controller: de getrainde controller stelt de robot in staat om alle vrijheidsgraden te gebruiken, terwijl het evenwicht tegelijkertijd wordt gehouden. Dit resulteert in meer natuurlijke en menselijke bewegingen.
In tests met de humanoïde G1-robot van Untere ontdekten de onderzoekers dat het voldoende was om bewegingen van het volledige lichaam vast te leggen en om ze precies over te dragen naar de gewrichten van de robot, met ervoor te zorgen dat de bewegingen van de verschillende ledematen worden uitgevoerd.
Geschikt hiervoor:
Uitdagingen bij humanoïde telefoto -chirurgie
De ontwikkeling van teleoperatiesystemen voor humanoïde robots biedt onderzoekers met verschillende complexe uitdagingen:
Brug de belichamingspleet
Een centrale uitdaging is het overbruggen van de "belichamingspleet"-de anatomische verschillen tussen mensen en robots. Omdat robots andere verhoudingen, gezamenlijke configuraties en fysieke eigenschappen hebben dan mensen, is directe overdracht van menselijke bewegingen niet gemakkelijk mogelijk.
Balans en volledige lichaamscoördinatie
Het volgen van humanoïde full-body vereist niet alleen de precieze controle van individuele gewrichten, maar ook het dynamische behoud van evenwicht tijdens complexe bewegingen. In conventionele telefoto -chirurgiesystemen ligt de focus vaak alleen op geïsoleerde bewegingen zoals voortbeweging of manipulatie, terwijl TWIST gecoördineerde volledige lichaamsbewegingen mogelijk maakt.
Latentie en zintuiglijke feedback
Teleoperatiesystemen moeten problemen zoals latentie (tijdsvertraging) en beperkingen op sensorische feedback overwinnen. Deze factoren kunnen de synchronisatie van menselijke acties met robotreacties beïnvloeden.
Diverse toepassingen van Motion Capture Telefotia
De op beweging opvangen gebaseerde telefoto-chirurgie van humanoïde robots opent tal van mogelijke toepassingen:
Gevaarlijke situaties en reddingsoperaties
In gevaarlijke omgevingen kunnen teleopereerde robots worden gebruikt in plaats van mensen, bijvoorbeeld in het onschadelijk maken van explosieven (EOD - explosieve verplaatsing van de munitie). Tussen 2015 en 2020 waren er alleen al in het Verenigd Koninkrijk ongeveer 2.000 EOD -operaties alleen al in het Verenigd Koninkrijk, wat de behoefte aan veilige alternatieven illustreert.
Complexe manipulatietaken
Humanoïde robots kunnen complexe manipulatietaken uitvoeren via teleoperatie, bijvoorbeeld in ongestructureerde omgevingen zoals keukens of workshops. De mogelijkheid om het hele lichaam te gebruiken, inclusief de armen, handen, benen en voeten gecoördineerd, biedt hier cruciale voordelen.
Sociale robotica en expressiviteit
Voor menselijke sociale robots is het vermogen om expressieve bewegingen uit te drukken essentieel. Het OCRA-systeem ontwikkeld op het MPI (optimalisatie-gebaseerde aanpasbare retargeting-algoritme) maakt realtime bewegingsbeelden mogelijk tussen verschillende kinematische ketens, wat leidt tot intuïtieve en mensachtige bewegingen.
Alternatieve benaderingen en vergelijking van verschillende systemen
Naast Twist zijn er verschillende andere benaderingen voor op bewegingsopvang gebaseerde telefoto-chirurgie:
IMU-gebaseerde systemen
Sommige onderzoekers gebruiken op IMU gebaseerde (inertiële meeteenheid) bewegingsopvangsystemen die draagbaar en goedkoper zijn dan optische systemen. Deze technologie wordt bijvoorbeeld gebruikt voor de telefoto -werking van loco -manipulatietaken waarin voortbeweging en manipulatie worden gecombineerd.
Neuronale netwerkgebaseerde benaderingen
Een alternatieve benadering maakt gebruik van neurale netwerken om een toewijzing te leren tussen de sensorgegevens van het bewegingsopvangpak en de hoekposities van de robot -bekleding. Deze methode vereist geen eerder analytisch of wiskundig model van de robot en kan daarom worden toegepast op verschillende mens-robotparen.
Systemen voor specifieke lichaamsdelen
Naast telefoto-besturingssystemen in het hele lichaam zijn er ook gespecialiseerde systemen die zich richten op bepaalde delen van het lichaam, zoals bewegingsopname met dubbele hand. Deze systemen spelen een belangrijke rol in de precieze controle van bionische bimanuele robots voor fijne manipulatietaken.
Geschikt hiervoor:
Recente vooruitgang en toekomstperspectieven
De ontwikkeling van teleoperatiesystemen voor humanoïde robots vordert snel. Naast Twist hebben onderzoekers onlangs verdere innovatieve systemen gepresenteerd:
H2O: menselijk tot humanoïde
Het H2O-systeem maakt alleen de realtime telefotie van een complete humanoïde robot met een RGB-camera mogelijk. Het maakt gebruik van een op RL gebaseerd frame en een "sim-to-data" -proces om geschikte bewegingen voor humanoïde robots te filteren en te selecteren.
AR-ondersteunde telefoto-chirurgie
Onderzoekers onderzoeken ook hoe augmented reality (AR) op MOCAP gebaseerde telefoons kan ondersteunen. Door een virtuele referentie van de menselijke arm te visualiseren naast de robotarm, kunnen gebruikers bewegingsbeelden beter begrijpen.
Ki en Motion Capture: The Future of Human-Robot Interaction
De op beweging vastlegging gebaseerde telefoto-chirurgie van humanoïde robots heeft zich de afgelopen jaren aanzienlijk ontwikkeld. Systemen zoals Twist markeren aanzienlijke vooruitgang door het mogelijk te maken dat robot in realtime een mensachtige volle bewegingen uitvoert.
De combinatie van motion capture-technologie en geavanceerde AI-methoden zoals versterkingsleren en gedrag dat klonen opent nieuwe kansen voor menselijke robotinteractie. Humanoïde robots kunnen nu niet alleen geïsoleerde bewegingen uitvoeren, maar ook gecoördineerde full -body acties die hogere vaardigheden en expressie mogelijk maken.
In de toekomst kunnen deze technologieën het gebruik van humanoïde robots in gevaarlijke omgevingen aanzienlijk uitbreiden, met complexe manipulatietaken en in sociale contexten. De voortdurende verbetering van precisie, robuustheid en gebruikersvriendelijkheid van teleoperatiesystemen zal helpen om de kloof tussen menselijke vaardigheden en robotachtige uitvoering verder te verminderen.
Geschikt hiervoor:
Uw wereldwijde partner voor marketing en bedrijfsontwikkeling
☑️ onze zakelijke taal is Engels of Duits
☑️ Nieuw: correspondentie in uw nationale taal!
Konrad Wolfenstein
Ik ben blij dat ik beschikbaar ben voor jou en mijn team als een persoonlijk consultant.
U kunt contact met mij opnemen door het contactformulier hier in te vullen of u gewoon te bellen op +49 89 674 804 (München) . Mijn e -mailadres is: Wolfenstein ∂ Xpert.Digital
Ik kijk uit naar ons gezamenlijke project.
