軟件使機(jī)器人能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)中被控制

即使自主機(jī)器人能更好地自己做事情，仍然會(huì)有很多情況下人類可能需要介入并控制局面。布朗大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)家開發(fā)的新軟件使用戶能夠使用虛擬現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人。虛擬現(xiàn)實(shí)幫助用戶沉浸在機(jī)器人周圍的環(huán)境中，盡管距離機(jī)器人的物理位置很遠(yuǎn)。

該軟件通過互聯(lián)網(wǎng)將機(jī)器人的手臂和夾具以及其車載攝像機(jī)和傳感器連接到現(xiàn)成的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件上。使用手持控制器，用戶可以控制機(jī)器人手臂的位置，通過移動(dòng)自己的手臂來執(zhí)行復(fù)雜的操作任務(wù)。用戶可以進(jìn)入機(jī)器人的金屬蒙皮并獲得環(huán)境的第一人視圖，或者可以在機(jī)器人周圍走動(dòng)以對第三人的場景進(jìn)行測量(以更容易完成手頭的任務(wù))。在機(jī)器人和虛擬現(xiàn)實(shí)單元之間傳送的數(shù)據(jù)足夠緊湊，以在因特網(wǎng)上以最小的滯后被發(fā)送，使得用戶能夠從長距離引導(dǎo)機(jī)器人。

"我們認(rèn)為，在任何情況下，我們需要進(jìn)行一些脫FT操作，但在那里人們不應(yīng)該是這樣的情況下，這可能是有用的，"說，大衛(wèi)惠特尼是布朗的研究生，他共同領(lǐng)導(dǎo)了該系統(tǒng)的發(fā)展。"我們正在考慮的三個(gè)例子是使用炸彈、在受損的核設(shè)施內(nèi)工作或在國際空間站操作機(jī)器人臂。"

惠特尼與布朗大學(xué)本科生埃里克·羅森共同領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)工作。兩人都在布朗的人類實(shí)驗(yàn)室工作，機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室由計(jì)算機(jī)科學(xué)助理教授StefanieTellex領(lǐng)導(dǎo)。本周在智利國際機(jī)器人研究研討會(huì)上發(fā)表了一篇論文，描述了該系統(tǒng)并評估了其可用性。

甚至高度復(fù)雜的機(jī)器人通常使用一些相當(dāng)不復(fù)雜的手段來遠(yuǎn)程控制，通常是鍵盤或類似視頻游戲控制器和二維監(jiān)視器之類的東西。這項(xiàng)工作很好，惠特尼和羅森說，對于像在無人駕駛飛機(jī)周圍駕駛輪式機(jī)器人那樣的任務(wù)，但是對于更復(fù)雜的任務(wù)來說，這可能是有問題的。

惠特尼說：“對于操作機(jī)器人手臂有很多自由度的事情來說，鍵盤和游戲控制器并不是很直觀?！睂⒁粋€(gè)三維環(huán)境映射到一個(gè)二維屏幕上可能會(huì)限制一個(gè)人對機(jī)器人所處空間的感知。

惠特尼和羅森認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)可能提供一個(gè)更直觀和沉浸式的選擇。他們的軟件連接了一個(gè)巴克斯特研究機(jī)器人與HT CVive，一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，與手控制器。該軟件利用機(jī)器人的傳感器創(chuàng)建機(jī)器人本身及其周圍環(huán)境的點(diǎn)云模型，并將其傳輸?shù)竭B接到Vive的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上。用戶可以看到耳機(jī)中的空間，實(shí)際上可以在里面走來走去。同時(shí)，用戶從機(jī)器人的腕部攝像機(jī)中看到實(shí)時(shí)高清視頻，以獲得要執(zhí)行的操作任務(wù)的詳細(xì)視圖。

研究人員指出，他們可以為用戶創(chuàng)造沉浸式體驗(yàn)，同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)的負(fù)載足夠小，使其能夠在互聯(lián)網(wǎng)上承載，而不會(huì)讓人分心。例如，在普羅維登斯的一個(gè)用戶，例如，能夠執(zhí)行一個(gè)操縱任務(wù)--使用在劍橋的41英里的機(jī)器人在另一個(gè)內(nèi)部堆疊塑料杯子。

在另外的研究中，18名新手在虛擬現(xiàn)實(shí)中完成了杯堆任務(wù)，比傳統(tǒng)的鍵盤和顯示器界面快了66%。用戶還報(bào)告說，他們更喜歡虛擬界面，他們發(fā)現(xiàn)與鍵盤和監(jiān)視器相比，操作任務(wù)的要求要低一些。

Rosen認(rèn)為執(zhí)行任務(wù)的速度增加是由于虛擬現(xiàn)實(shí)界面的直觀性。

"在虛擬現(xiàn)實(shí)中，人們可以像移動(dòng)自己的身體那樣移動(dòng)機(jī)器人，這樣他們就可以在不考慮它的情況下完成它，"Rosen說."這讓人們專注于手頭的問題或任務(wù)，而沒有增加的認(rèn)知負(fù)荷，試圖弄清楚如何移動(dòng)機(jī)器人。"

研究人員計(jì)劃繼續(xù)開發(fā)該系統(tǒng)。第一次迭代集中在一個(gè)相當(dāng)簡單的操作任務(wù)與機(jī)器人是靜止在環(huán)境中。他們想嘗試更復(fù)雜的任務(wù)，然后將操作與導(dǎo)航結(jié)合起來。他們還想嘗試混合自治，機(jī)器人自己做一些任務(wù)，用戶接管其他任務(wù)。