使用虚拟现实远程操作机器人让工厂工人更容易远程办公

许多制造业工作需要实际存在来操作机器。但是，如果这些工作可以远程完成呢?本周麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的研究人员展示了一个虚拟现实(VR)系统，可让您使用Oculus Rift耳机远程操作机器人。

该系统将用户嵌入具有多个传感器显示器的VR控制室中，使其感觉它们位于机器人的头部内部。通过使用手势，用户可以将他们的动作与机器人的动作相匹配，以完成各种任务。

“像这样的系统最终可以帮助人类从远处监督机器人，”CSAIL博士后助理Jeffrey Lipton说道，他是一篇关于该系统的相关论文的第一作者。“通过从家中远程操作机器人，蓝领工人将能够像白领工人那样远程通勤并从IT革命中受益。”

研究人员甚至认为，这样一个系统可以帮助越来越多的失业视频游戏玩家采用“游戏制造”的制造阵地。

该团队使用Rethink Robotics的Baxter人形机器人展示了他们的VC控制方法，但表示该方法可以在其他机器人平台上运行，并且还与HTC Vive耳机兼容。

立顿与CSAIL董事Daniela Rus和研究员Aidan Fay共同撰写了这篇论文。他们本周在温哥华举行的IEEE / RSJ智能机器人和系统国际会议(IROS)上发表了这篇论文。

这个怎么运作

传统上，使用VR进行远程操作有两种主要方法。

在“直接”模型中，用户的视觉直接耦合到机器人的状态。使用这些系统，延迟信号可能导致恶心和头痛，并且用户的观点仅限于一个视角。

在“网络 - 物理”模型中，用户与机器人分开。用户与机器人和环境的虚拟副本交互。这需要更多的数据和专门的空间。

CSAIL团队的系统介于这两种方法之间。它解决了延迟问题，因为用户不断接收来自虚拟世界的视觉反馈。它还解决了与机器人不同的网络物理问题：一旦用户戴上耳机并登录系统，他们就会感觉好像是在Baxter的脑袋里。

该系统模仿了“心灵的模型” - 我们的大脑中有一个小人控制着我们的行为，查看我们看到的图像并为我们理解它们。虽然这对于人类来说是一个奇特的想法，但对于机器人来说它是合适的：“内部”机器人是控制室中的人，通过它的眼睛看到并控制它的动作。

使用Oculus的控制器，用户可以与虚拟空间中出现的控件进行交互，以打开和关闭手柄以拾取，移动和检索项目。用户可以在观看手臂的实时显示的同时基于手臂的位置标记和他们的手之间的距离来计划移动。

为了使这些运动成为可能，人类的空间被映射到虚拟空间，然后虚拟空间被映射到机器人空间以提供共同位置感。

与以前需要许多资源的系统相比，该系统也更灵活。其他系统可能会从每个摄像头中提取二维信息，构建完整的三维环境模型，然后处理并重新显示数据。

相比之下，CSAIL团队的方法通过拍摄每只眼睛显示的2-D图像来绕过所有这些。(人脑通过自动推断三维信息来完成剩下的工作。)

为了测试系统，该团队首先远程操作百特进行简单的任务，如拾取螺丝或装订线。然后他们让测试用户远程操作机器人来拾取和堆叠块。

与“直接”模型相比，用户以更高的速率成功完成了任务。不出所料，具有游戏体验的用户可以更轻松地使用该系统。

经过对最先进系统的测试，CSAIL的系统在95%的时间内更好地掌握物体，在完成任务时更快57%。该团队还表明，该系统可以在数百英里之外的地方驾驶机器人，在华盛顿特区的酒店无线网络上进行测试，以控制麻省理工学院的Baxter。

“这一贡献代表了以直观，自然，有效的方式将用户与机器人空间连接起来的重要里程碑。” 斯坦福大学计算机科学教授Oussama Khatib说，他没有参与这篇论文。

该团队最终希望专注于使系统更具可扩展性，许多用户和不同类型的机器人可与当前的自动化技术兼容。