用于安全有效协作的新型移动机器人

移动机器人团队可以非常有效地帮助人类完成繁重的手动任务，例如制造过程或重物的运输。近年来，其中一些机器人已经在现实环境中进行了测试和引入，取得了非常有希望的结果。

西北大学机器人与生物系统中心的研究人员最近开发了新的协作移动机器人，称为OmnidMocobots。这些机器人在arXiv上预先发表的一篇论文中进行了介绍，旨在相互合作并与人类合作，以安全地拾取、处理和运输精致而灵活的有效载荷。

“机器人和生物系统中心在制造与人类进行物理协作的机器人方面有着悠久的历史，”进行这项研究的研究人员之一马修·埃尔文告诉TechXplore。“事实上，‘协作机器人’这个词是在这里创造的。当前工作的灵感来自制造、仓库和建筑任务，这些任务涉及操纵大型、铰接或灵活的物体，在这些任务中，让多个机器人支撑物体会很有帮助。”

多个移动机器人和人类用户之间的协作可以具有几个关键优势。最值得注意的是，它将机器人的力量和精度与人类用户的适应性和态势感知相结合。

Elwin及其同事推出的新型机器人系统OmnidMocobot由一个移动底座和一个机械臂组成。该机器人具有三个重要特征，使其与其他机器人不同，使其特别适合与其他人类和OmnidMocobots密切协作来操纵物体。

“首先，机器人手臂具有内置的机械顺应性，”Elwin解释说。“这种‘柔软性’意味着与典型的机器人手臂相比，机器人对人机交互更安全，并且不太可能损坏物体。第二，与大多数工业机器人手臂不同，机器人手臂的设计目的是精确控制抓手处的力。第三，控制移动基地和机械手的控制法则旨在允许Omnids团队合作使大型物体对人类合作者失去重量。”

在他们的论文中，研究人员概述了设计和部署OmnidMocobot团队的几个重要考虑因素。此外，他们还分享了在现实环境中进行的几项初步测试的结果。

在最初的测试中，Elwin和他的同事评估了他们的机器人在与人类和其他机器人合作完成涉及操纵大型有效载荷的任务时的性能。他们发现，当与他们的三个机器人协作时，一个人类用户能够用一只手将一根15公斤的管道运输并精确地组装到一个固定装置中。

与Mocobots的协作操作对人类用户来说是直观的，因此人类不需要培训。Omnids也不必为具有不同类型有效负载的任务重新编程。

“在未来，我们设想由更强大的Mocobots组成的更大团队，允许一个或少数人组装大型结构，例如风力涡轮机上的叶片或火星栖息地的太阳能电池板，”Elwin说。“人类会召唤机器人来抓住物体，然后人类将指导组装，而机器人提供几乎所有所需的力量。”

埃尔文和他的同事们创造的新机器人很快就可以用来完成许多涉及人类的协作操作任务。机器人目前无法使用预编程控制器或通过观察其人类合作者学习的策略自主操纵物体，因此这将是未来研究的目标。

研究人员现在还想测试机器人自主运输和组装不同物体的能力，包括易碎、铰接和灵活的有效载荷。这将使他们能够更好地了解可以部署机器人的环境。

“在我们的下一项工作中，我们还计划纳入更复杂的目标，例如允许人类移动物体，同时确保物体不会移动到受限区域或经历可能破坏它的力量，”Elwin补充道。“此外，我们将使Omnids能够学习有效载荷的运动学和惯性特性，并使用这些信息进行更灵巧的操作。”