Credit:Altamirano Cabrera等在真实世界环境中引入的协作移动机器人数量正在逐渐增加，每年大约有20，000个新安装。然而，为了使它们的使用进一步增加，机器人学家应该确保这些机器人在人类周围使用既高效又安全。斯科尔科沃科学技术研究所(Skoltech)的研究人员最近创建了CoHaptics，这是一个融合协作机器人和触觉技术的系统，以提高人机协作的安全性。该系统发表在arXiv上的一篇论文中，可以使用手跟踪技术跟踪人类用户的运动，并提供触觉反馈，警告他们与机器人的潜在碰撞。
智能空间机器人实验室负责人、副教授Dzmitry Tsetserukou告诉TechXplore:“协作机器人的设计是为了对人类安全，并配备了力/扭矩传感器。“然而，它们通常只有在检测到与物体碰撞后才会停止移动，这意味着它们对身体的敏感部位(如用户的手指、手腕、脖子和头部)仍然是危险的。这也是为什么它们没有被广泛用于人机协同任务，而只是在一些特定的任务中替代工业机器人，比如码垛、质检、装配等。”
近年来，机器人的使用在工业和服务部门变得特别普遍。然而，为了提高安全性和效率，机器人学家应该设计出既考虑到人类的灵巧性，又考虑到机器人的力量或力量的协作技术。
参与CoHaptics开发的博士生米格尔·阿尔塔米拉诺·卡夫雷拉(Miguel Altamirano Cabrera)在接受TechXplore采访时表示:“例如，如果你在装配线上工作，组装产品的元素很重，或者使用不同的小零件，一个协作机器人可以支持你拾取重零件，并让你靠近组装零件的地方。“然而，机器人正在和你一起工作，当你的身体干扰机器人的路径时，会发生一些碰撞。”
为了减少机器人和人类之间的碰撞，Tsetserukou、Altamirano Cabrera和他们的同事使用了一种基于6 DoF摄像头的跟踪系统，用户可以将其戴在手腕上。这个摄像头收集的数据可以被机器人用来推断其附近人类工人的位置，并避免与他们发生碰撞。
为了评估他们的系统，Tsetserukou，Altamirano Cabrera和他们的同事进行了一个初步实验，一个人和一个机器人在一个共享的环境中完成任务。在这个实验中，他们还将人类用户使用基于触觉反馈的系统时完成任务所需的时间与用户不使用该系统时的操作时间进行了比较。
研究人员发现，在机器人系统知道用户位置的情况下，他们的系统减少了与机器人的碰撞，提高了人机交互的安全性。然而，机器人花了更长的时间来完成它的任务，主要是因为它偏离了它的路径，以避免与用户发生碰撞。
“为了解决这个问题，我们还在用户靠近机器人时为他们提供了一个‘警告标志’，警告他们潜在的碰撞，”Altamirano Cabrera说，“这个标志是通过滑动触摸点对他们的前臂进行触觉刺激而给出的，代表机器人的距离。”
除了调整机器人的路径以减少与人类的碰撞之外，研究人员还在他们的系统中增加了触觉功能，提前通知人类用户未来可能与机器人的碰撞。他们的假设是，当在装配线上或工业环境中工作时，人类可能太专注于手头的任务，以至于他们可能不会关注附近的机器人。
“幸运的是，我们有触觉，所以这是我们决定向人类传达碰撞风险的渠道，”Tsetserukou说。“我们开发了一种被称为RecyGlide的触觉显示器，它根据胡曼的手和机器人的手之间的距离产生触觉刺激。当人类体验到触觉反馈时，他们可以移动手来避免与机器人发生碰撞。”
在他们的系统评估中，研究人员发现，用户在平均0.32秒的时间内对他们的系统提供的触觉反馈做出了反应，这足以防止可能的碰撞。为了进一步提高机器人与人类协作的安全性，他们还开发了一种称为触觉势场的算法。
触觉势场算法旨在改变机器人的轨迹，以防止其与人类碰撞，而不会中断其任务，从而继续向目标物体移动。通过该算法，协同机器人系统可以利用用户手腕上佩戴的6自由度摄像机收集的信息来修改机器人的路径，防止碰撞。
Altamirano Cabrera说:“我们的结果显示，通过触觉刺激提供给用户的信息使人-机器人距离增加了4.1厘米(从12.39厘米增加到16.55厘米)，机器人的路径减少了81%。“从这些结果中，我们可以得出结论，在协作任务中实施触觉刺激来通知用户他们与机器人的距离可以增加用户的安全性，”
未来，协同适配系统将被证明是一个非常有价值的系统，可以提高在工业环境中与移动机器人一起工作的工人的安全性。与此同时，Tsetserukou、Altamirano Cabrera和他们的同事计划设计新的方法来进一步加强人类和机器人的合作。
作为他们当前工作的一部分，该团队正在致力于构建一个名为盖斯(协作宇宙)的3D环境，它代表了一个可以实时跟踪和动画制作机器人和工人的工厂。他们最终还可以为城市环境或其他可能部署机器人的环境创建类似的表示。
“我们正在创建的3D表示以从绿色(安全)到红色(危险)的渐变比例出现，”Tsetserukou说。“当人体的一部分在机器人附近时，附近的用户会收到触摸反馈，以避免潜在的伤害。这个3D协作宇宙将有可能使人类和机器人居住的工厂和城市环境更加安全和自然。人们可以想象当户外送货机器人从盲人zo ne向你靠近时，你会收到触觉反馈的场景。最重要的是，用户可以通过一个递送触觉雷达实时体验移动机器人在皮肤上运送包裹的位置，以便准时与漫游者见面。”
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