研究使用 VR 加速機(jī)器人培訓(xùn)工人

喬治亞大學(xué)的研究人員開發(fā)了一個(gè)新的虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）空間，以幫助人類與機(jī)器人一起工作的人員更高效、更有效地進(jìn)行培訓(xùn)。

與機(jī)器人一起工作是回收行業(yè)日益普遍的現(xiàn)象，它有助于任務(wù)自動(dòng)化和簡化復(fù)雜的工作，例如拆卸。這對(duì)于從即將結(jié)束其使用壽命的電子產(chǎn)品中回收零件和有價(jià)值的材料至關(guān)重要。然而，拆卸任務(wù)本身也帶來了自己的挑戰(zhàn)，VR 可以幫助這個(gè)行業(yè)的工人進(jìn)行培訓(xùn)。

“與組裝相比，組裝有非常標(biāo)準(zhǔn)的流程，而拆卸則稍微復(fù)雜一些，”該研究的主要作者、UGA 工程學(xué)院副教授李北文說?！叭绻覀冎皇呛唵蔚啬孓D(zhuǎn)整個(gè)組裝流程，可能效果不會(huì)很好?！?/p>

研究人員開發(fā)了 VR Co-Lab 來幫助減少困惑。通過數(shù)字化培訓(xùn)員工，使他們能夠在不損壞材料的情況下練習(xí)拆卸可回收物品，并學(xué)習(xí)如何避免與機(jī)器人受傷和碰撞。

在這項(xiàng)研究中，用戶在一個(gè)虛擬空間中借助機(jī)器人幫助拆卸硬盤。虛擬工作站與實(shí)際工作中的工作站相似，包括拆卸所需的各種工具和機(jī)械，以及機(jī)器人助手。

在培訓(xùn)過程中，工人遵循拆卸硬盤的逐步程序。人類用戶處理更精確的任務(wù)，例如擰螺絲或撿起和放置小螺絲釘，而機(jī)器人手臂管理大螺絲釘和松散物品。該程序還向用戶提供反饋，測量完成會(huì)話所需的時(shí)間和犯錯(cuò)的次數(shù)。

“有很多任務(wù)。它需要復(fù)雜的工人培訓(xùn)，通常，”李說?！八?，如果我們有一個(gè) VR 系統(tǒng)，那將非常有幫助地縮短培訓(xùn)時(shí)間。這比讓用戶閱讀成百上千頁的書面文件要容易得多?！?/p>

VR 合作實(shí)驗(yàn)室利用 Meta Quest Pro，該設(shè)備使用其攝像頭跟蹤手腕、肘部、肩膀和軀干的上身運(yùn)動(dòng)。這使得程序能夠根據(jù)用戶的動(dòng)作規(guī)劃機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，防止碰撞并增強(qiáng)人與機(jī)器人之間的互動(dòng)。

該程序在教用戶如何避免它們的同時(shí)，也警告可能導(dǎo)致受傷的潛在危險(xiǎn)，例如與機(jī)械臂的碰撞。該系統(tǒng)還可以用來確定機(jī)械臂在不使員工不堪重負(fù)的情況下可以多快地操作。

李和他的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在未來進(jìn)行更全面的用戶測試，以確保該系統(tǒng)對(duì)各種技能水平都有用，并且適用于拆卸硬盤以外的任務(wù)。隨著機(jī)器人的使用變得越來越普遍，改進(jìn)培訓(xùn)過程將非常重要。

“機(jī)器人對(duì)于未來回收行業(yè)非常重要，因?yàn)樗鼈兛梢宰詣?dòng)完成很多拆卸步驟。這將有助于緩解勞動(dòng)力短缺，”李說。“因?yàn)椴鹦斗浅?fù)雜，它需要人與機(jī)器人一起工作。這就是我們開發(fā)這個(gè) VR 系統(tǒng)進(jìn)行培訓(xùn)的基本動(dòng)機(jī)?！?/p>

該研究發(fā)表在《Machines》雜志上，并由美國國家科學(xué)基金會(huì)提供資助。愛荷華州立大學(xué)的 Yashwanth Maddipatla 與德克薩斯 A&M 大學(xué)的 Xiao Liang、Sibo Tian 和 Minghui Zheng 共同撰寫了該研究。