遥控器学习机器人（哥伦比亚大学远程遥控非拟人化机械手）

导读

使用人手作为输入来遥控机器人手需要遥控映射，该映射告诉机器人手如何响应于人类手的运动而运动。高度拟人化的机器人手设计可以将关节直接映射到人的手，从而使人可以直观地进行遥控操作；但是，硬件往往容易损坏且昂贵。相比之下，非拟人化的手已被证明是更加实用并且在非结构化环境中可以通用。然而，由于不同的关节构造，不同的轴，不同的手指数或手之间的任何不同点，要在人的手和非拟人化的机器人手之间找到简单或直观的映射可能很困难。

作者：长安

对于高度结构化的环境中，远程遥控操作是一种有价值的工具，在这种环境中会遇到各种各样的场景和对象。在这种情况下，机器人可以比完全自主的操纵更快，更轻松地依靠人类的认知来处理极端情况。机器人遥控操作的重要研究方向旨在使操作员尽可能直观地使用这些控件，直观的控件可最大程度地减少人类遥操作员所需的培训时间。

MIT实验室人形机器人Hermes

在麻省理工学院的仿生机器人实验室，研究团队就正在进一步推动人机融合，开发遥操作系统，研发出了人形机器人Hermes，一个能够灵活、动态行为的仿生机器人。像这种高度拟人化的机器人，可以关节直接映射到人，但是如果遥控操作非拟人化机器人该怎么办？以人手为例，如两指、三指、甚至超过五指，该如何遥控操作呢？

两指、三指机器人手

哥伦比亚大学ROAM实验带来了他们的最新研究成果——远程遥控非拟人化机器人手，研究人员说：“我们力求在人的手和完全联动但非拟人化的机器人手之间创建一个映射，该映射足够直观，甚至对于新手用户也可以实现有效的实时远程操作。我们提出的方法是使用与远程操作相关的子空间作为两只不同手的姿势空间之间的中介。通过将主手的姿势投影到与从手共享的已定义远程操作子空间中，然后从远距操作子空间投影到从手的姿势空间中，来实现远程操作。”

使用远程操作子空间启用实时远程操作的步骤

在非拟人化机器人手中。研究人员证明了该过程可以凭经验完成：按照这种表述，创建远程操作映射的人定义了“打开”，“卷曲”和“伸展”运动对于特定机器人手的意义。这样，由于手运动对于不同的手意味着不同的事物，因此映射与手运动学相关联。我们可以证明，可以通过一系列简单的步骤（第四节）创建经验映射，并为新手带来有效的远程操作。

新手用户遥控三指机械爪抓取物品

为了验证算法映射和经验映射都投影到与远程操作相关的子空间，研究人员要求九个新手用户完成操作任务使用我们的映射和两个最新的映射作为基准，四个新手进行了拾取和放置用Schunk SDH手进行实验。

新手用户遥控三指机械爪使两物品分离

研究人员说：“适用于拾放和手动操作实验中，被呈现给对象相同的顺序，并在一个控件之前完成对象转到另一个控件。我们将顺序随机化受试者使用了哪些控件。我们也没有告诉每种控制方法的工作原理，只给出了他们两分钟用手玩并介绍了一种新的控制方法。”

另外研究人员要求五位新手用户使用两指抓爪执行手动操作任务。精确抓握时，将一个物体放在手指远端链接之间的桌子上。然后要求对象通过将对象移近手掌并用机器人手指将其包裹起来，从而将对象转变为抓地力。为了使转换被认为是成功的，受试者必须移动一个物体，使其与一个手指上的近端和远端链节以及另一根手指上的至少一个链节接触。

最后研究人员表示，这项工作的未来可能会朝着许多方向发展。我们在本文中的实验表明，子空间至少与三个不同的手相关，并且我们将继续证明该子空间与其他具有不同运动学配置的手相关。我们已经证明，远程操作子空间适用于低维控制，例如肌电图（EMG），并且还希望通过更多的运动学配置来验证该控制。另外，我们将证明子空间对于更复杂的任务（如组装和拆卸机器）很有用。

文章信息源自：

CassieMeeker, Maximilian Haas-Heger, and Matei Ciocarlie，‘A Continuous Teleoperation Subspace with Empirical and AlgorithmicMapping Algorithms for Non-Anthropomorphic Hands’