布朗大學(xué)科學(xué)家用VR控制機(jī)器人 并開源項(xiàng)目代碼

　　2018年01月17日，盡管自動(dòng)機(jī)器人能夠獨(dú)立而且出色地完成自己的任務(wù)，但仍然存在需要人類介入和控制的情況。由布朗大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)家開發(fā)的新軟件能夠支持用戶通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，而這將能幫助用戶沉浸在機(jī)器人的環(huán)境之中。

　　軟件能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將機(jī)器人的手臂和抓爪，以及板載攝像頭和傳感器連接至虛擬現(xiàn)實(shí)硬件。借助手持式控制器，用戶能夠控制器機(jī)器人手臂的位置并執(zhí)行復(fù)雜的操作。

　　用戶可以步入機(jī)器人的金屬皮膚以獲取環(huán)境的第一人稱視圖，或者以第三人稱視角調(diào)查場(chǎng)景。你可以自由切換，尋找最方便完成任務(wù)的視角。而且機(jī)器人和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)足夠緊湊，能夠以最低延遲通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送，以支持用戶遠(yuǎn)程控制機(jī)器人。

　　布朗大學(xué)研究生David Whitney是這一系統(tǒng)的聯(lián)合負(fù)責(zé)人，他表示：“我們認(rèn)為這可以用于需要精巧操作，而且人類不應(yīng)該親臨現(xiàn)場(chǎng)的情景。我們?cè)谒伎嫉娜齻�(gè)專門用例是拆彈，在受損核設(shè)施內(nèi)完成任務(wù)，或者在國(guó)際太空站中操作機(jī)器人手臂。”

　　這一項(xiàng)目的其他負(fù)責(zé)人包括布朗大學(xué)的本科生Eric Rosen。這兩人都在由計(jì)算機(jī)科學(xué)助理教授Stefanie Tellex負(fù)責(zé)的Humans to Robots實(shí)驗(yàn)室中工作。值得一提的是，他們本周在智利舉辦的國(guó)際機(jī)器人研討會(huì)上介紹了描述這一系統(tǒng)和評(píng)估其實(shí)用性的論文。

　　即使是高度復(fù)雜的機(jī)器人也常常使用一些相當(dāng)簡(jiǎn)單的手段進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，通常是鍵盤或者諸如游戲手柄和二維顯示器之類的設(shè)備。Whitney和Rosen指出，這適合駕駛輪式機(jī)器人或者無(wú)人機(jī)那樣的任務(wù)，但可能不適合更加復(fù)雜的任務(wù)。

　　Whitney說(shuō)道：“對(duì)于操作機(jī)器人手臂那樣包含多個(gè)自由度的機(jī)器，鍵盤和游戲手柄并不是十分直觀。”他們指出，將三維環(huán)境映射到二維屏幕上會(huì)限制人們對(duì)機(jī)器人所處空間的感知。

　　Whitney和Rosen認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)或許可以提供更為直觀和更加身臨其境的選項(xiàng)。他們的構(gòu)思與映維網(wǎng)早前關(guān)于豐田實(shí)驗(yàn)的報(bào)道類似。

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　　軟件利用機(jī)器人傳感器來(lái)創(chuàng)建機(jī)器人本身及其環(huán)境的點(diǎn)云模型，然后將其傳輸?shù)竭B接至Vive的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。用戶可以透過(guò)頭顯來(lái)感知相應(yīng)的空間，并在內(nèi)部進(jìn)行虛擬行走。與此同時(shí)，用戶還可以通過(guò)機(jī)器人手腕上的攝像頭觀看實(shí)時(shí)高清視頻，獲取操作任務(wù)的詳細(xì)視圖。

　　研究人員表示，他們可以為用戶創(chuàng)造一種身臨其境的體驗(yàn)，同時(shí)保持足夠小的數(shù)據(jù)負(fù)載，使其能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸。舉例來(lái)說(shuō)，位于普羅維登斯的用戶能夠遠(yuǎn)程操作位于馬薩諸塞州劍橋的一個(gè)機(jī)器人(彼此之間相隔41英里)，令機(jī)器人堆疊一系列的塑料杯。

　　在另外的研究中，18位新手用戶通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)中完成疊杯操作的速度比傳統(tǒng)的鍵盤顯示器界面高出66%。用戶也表示他們更喜歡虛擬界面，而且他們認(rèn)為操作難度比鍵盤和顯示器界面更加簡(jiǎn)單。

　　Rosen認(rèn)為，任務(wù)執(zhí)行速度的提升是由于虛擬現(xiàn)實(shí)界面的直觀性導(dǎo)致。Rosen說(shuō)：“在VR環(huán)境中，人們可以像移動(dòng)自己的身體一樣移動(dòng)機(jī)器人，所以他們?cè)诓僮鲿r(shí)更本不用多想。這讓人們可以專注于手頭上的問(wèn)題或任務(wù)，不需要花費(fèi)更多的時(shí)間去了解如何移動(dòng)機(jī)器人。”

　　研究人員計(jì)劃進(jìn)一步開發(fā)這個(gè)系統(tǒng)。第一個(gè)迭代專注于一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的操作任務(wù)(機(jī)器人保持固定)，而他們希望嘗試更復(fù)雜的任務(wù)，比如在操縱的基礎(chǔ)上加入導(dǎo)航移動(dòng)。他們同時(shí)希望嘗試混合自動(dòng)模式，比如機(jī)器人自身完成一部分任務(wù)，而用戶則接管其他任務(wù)。