与多机器人系统的直观与高效互动

多机器人系统的人机交互研究

研究背景与目标

该研究旨在解决多机器人系统中人机交互的关键问题。随着日常生活中越来越多的任务需要多人协作完成，多机器人系统的协调控制变得尤为重要。然而，多机器人系统的复杂性（如状态空间的计算挑战和操作员输入映射到多个机器人的问题）使得人机交互成为了一个复杂的课题。

主要研究成果

1. 单臂与多臂系统优化

   • 通过操纵能力优化和零空间投影方案，提高了多臂系统避免奇异点的能力，并使操作员输入能够更快地被跟踪。
   • 提出了一种快速局部优化方案及一种使用牛顿法的二次优化方法，并在ABB YuMi双臂机器人上进行了实际测试。

2. 移动机器人系统

   • 研究了非全自由度滑动转向机器人的驱动动态学以及机械臂姿态和负载对转向能力的影响。
   • 引入了避免碰撞、防倾倒和穿越高度受限环境的技术。
   • 在Clearpath Husky平台上部署了UR5e机械臂，验证了该方法在开环性能上的优越性。

3. 用户界面与交互方式

   • 对比了平板电脑增强现实解决方案和HoloLens混合现实头显的应用效果。
   • 探讨了不同触控交互和手势识别技术在指导微型差速机器人团队中的应用。
   • 结果表明，三维用户界面在空间交互方面具有明显优势。

总结

该研究探索并调查了人类与机器人在多机器人系统中高效直观交互的可能性。通过改进机器人跟随用户输入的能力、提出复杂非全自由度多机器人系统的轨迹优化方法，以及研究直观的手势交互技术，本研究为未来在建筑工地或仓库中部署这些技术奠定了基础。