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开源整体移动机械手将推进家庭机器人技术发展

techxplore       2025-01-17

斯坦福大学、普林斯顿大学和Dexterity公司的研究人员最近开发了TidyBot++,这是一种符合人体工程学的移动机器人,可以从事各种家务劳动,并有助于训练或测试机器人应用的新算法。

这一前景广阔的机器人已在机器人学习大会上进行了展示,并在arXiv预印本服务器上发表的一篇论文中进行了概述。

“我们这篇论文的灵感来自于机器人技术对可扩展数据收集日益增长的需求,尤其是在移动操纵领域”该论文的指导作者珍妮特-博格(Jeannette Bohg)说。

“虽然模仿学习已经取得了可喜的成果,但其成功与否在很大程度上取决于是否有真实世界的示范,而由于缺乏合适的、可访问的研究平台,很难获得这些示范。我们注意到,用于家庭环境中移动操控的开源、灵活且经济高效的硬件存在缺口,而这正是许多机器人应用的主要关注点。”

博格和她的同事们最近开展的这项研究的主要目的是通过开发一种新型机器人平台来推动机器人研究的发展,该平台非常适合处理家务劳动,也可用于收集模仿学习算法的训练数据。为了促进该平台在机器人界的广泛应用,该平台被设计成易于使用、功能强大且用途广泛。

论文第一作者Jimmy W说:“TidyBot++是一款移动机器人,旨在精准、轻松地完成家务劳动。”“其核心是一个完整的底座,配备电动脚轮,使其可以在任何方向自由移动——向前、向后、侧向或旋转——而不受差速驱动系统等传统机器人底座的限制。这增强了可操作性简化了机器人的动作,使在狭小空间内重新定位等任务变得更加高效。”

TidyBot++机器人具有三个主要组件。第一个是由铝制T型槽挤压件制成的模块化框架,易于构建,并且可以通过添加各种机械臂或传感器进行定制。

铝制框架具有集成的电动脚轮,具有较小的“脚轮偏移量”。这些轮子能够同时控制所有平面自由度,本质上允许机器人像电动办公椅一样滚动。

该机器人的第三个组件包括一个手机远程操作界面,该界面利用WebXR API 进行实时姿态跟踪。使用该界面,用户只需移动手机即可直观地控制机器人的动作。

与其他先进的机器人平台相比,TidyBot++ 的成本相对较低,制造成本在 5,000-6,000 美元之间。通过添加特定的机械臂和传感器,它的主体结构可以很容易地进行定制,这为它在研究中的应用提供了便利。

为了测试机器人的潜力,博格和她的同事们已经进行了各种实际实验。他们的研究结果很有希望,因为他们发现,通过运行在一些演示中训练出来的策略,TidyBot++ 可以以很高的成功率完成各种家庭任务,包括打开冰箱、擦拭台面和装入洗碗机。

未来,该研究团队开发的机器人可以帮助收集高质量的数据,通过模仿学习来训练机器人的人工智能算法。TidyBot++ 还可以作为测试这些算法的平台引入教育环境,并最终可以部署在家庭环境中,帮助用户做家务。

为了促进机器人的广泛使用,研究人员现在正在尝试改进其设计,解决其一些局限性,例如其反向驱动性(即目前很难使用外力移动机器人)。此外,他们还想进行测试,调查该机器人是否可以轻松地与其他机器人协调,以解决由机器人团队更有效地完成的任务。


关键词:开源;整体移动;机器人;训练数据;定制