Измерение активности мышц превратило робота в чуткого напарника грузчика

Joseph DelPreto / MIT CSAIL

Американские инженеры научили робота работать в паре с человеком, ориентируясь на измерение активности его мышц. Это позволяет при совместном подъеме груза синхронизировать движения партнеров, рассказывают авторы статьи, которая будет представлена на конференции ICRA 2019.

Инженеры занимаются разработкой не только промышленных роботов, но и роботов, напрямую взаимодействующих с человеком. Для этого робот должен иметь сразу несколько качеств. К примеру, он должен уметь отслеживать окружающее пространство и избегать столкновения с людьми, а желательно также иметь защиту на случай, если столкновения не удалось избежать. Кроме того, робот должен понимать намерения человека и уметь работать с ним в паре. Он может играть вспомогательную роль и подавать ему инструменты, а может работать с ним на равных, к примеру, помогая держать большой предмет с другой стороны от человека. Для второй задачи обычно применяют либо механическое отслеживание движений человека по движениям предмета, либо компьютерное зрение.

Джозеф Дельпрето (Joseph DelPreto) и Даниэла Рус (Daniela Rus) из Массачусетского технологического института использовали для этой задачи необычный подход — они предложили считывать движения непосредственным образом по активности мышц. В своей работе инженеры использовали простой пример: робот помогает человеку поднимать большой предмет, держа его с другой стороны, и устанавливать его под определенным углом, причем не обязательно горизонтально.


Разработчики предлагают использовать закрепленные на руке два электромиографических датчика, которые считывают активность мышц во время движений. Один из датчиков располагается около бицепса, а другой над трицепсом. Датчик над бицепсом используется для определения высоты подъема при постоянном движении. Показания с датчика над трицепсом служат для другой цели: его данные вместе с данными датчика над бицепсом используются для распознавания жестов пользователя.

Система умеет распознавать два жеста, означающие подъем наверх или вниз. Для этого пользователю необходимо быстро дернуть рукой в нужном направлении и обратно. Такие жесты нужны для аккуратных манипуляций — к примеру, пользователь может поднять вместе с роботом предмет до определенной высоты в горизонтальном положении, а затем показать роботу, что тому необходимо еще немного приподнять предмет со своей стороны.

Для оценки эффективности системы инженеры отобрали десять добровольцев, которых просили поднять вместе с роботом предмет в определенное положение. Перед экспериментами их показания активности мышц не снимались, пользователи приступали к выполнению заданий без длительной подготовки. Тем не менее, они смогли выполнить поставленные задачи вместе с роботом и в экспериментах с подъемом на определенную высоту им удавалось достичь большей высоты, чем в режиме без использования обратной связи от робота.

Ранее инженеры создавали другие системы, облегчающие работу людей и роботов. К примеру, американцы создали систему дополненной реальности, проецирующую подсказки для человека, а также предупреждающую его, когда нужно уйти из зоны работы робота.

Григорий Копиев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.