研究使用 VR 加速機器人培訓工人

喬治亞大學的研究人員開發了一個新的虛擬現實（VR）空間，以幫助人類與機器人一起工作的人員更高效、更有效地進行培訓。

與機器人一起工作是回收行業日益普遍的現象，它有助于任務自動化和簡化復雜的工作，例如拆卸。這對于從即將結束其使用壽命的電子產品中回收零件和有價值的材料至關重要。然而，拆卸任務本身也帶來了自己的挑戰，VR 可以幫助這個行業的工人進行培訓。

“與組裝相比，組裝有非常標準的流程，而拆卸則稍微復雜一些，”該研究的主要作者、UGA 工程學院副教授李北文說。“如果我們只是簡單地逆轉整個組裝流程，可能效果不會很好。”

研究人員開發了 VR Co-Lab 來幫助減少困惑。通過數字化培訓員工，使他們能夠在不損壞材料的情況下練習拆卸可回收物品，并學習如何避免與機器人受傷和碰撞。

在這項研究中，用戶在一個虛擬空間中借助機器人幫助拆卸硬盤。虛擬工作站與實際工作中的工作站相似，包括拆卸所需的各種工具和機械，以及機器人助手。

在培訓過程中，工人遵循拆卸硬盤的逐步程序。人類用戶處理更精確的任務，例如擰螺絲或撿起和放置小螺絲釘，而機器人手臂管理大螺絲釘和松散物品。該程序還向用戶提供反饋，測量完成會話所需的時間和犯錯的次數。

“有很多任務。它需要復雜的工人培訓，通常，”李說。“所以，如果我們有一個 VR 系統，那將非常有幫助地縮短培訓時間。這比讓用戶閱讀成百上千頁的書面文件要容易得多。”

VR 合作實驗室利用 Meta Quest Pro，該設備使用其攝像頭跟蹤手腕、肘部、肩膀和軀干的上身運動。這使得程序能夠根據用戶的動作規劃機器人的運動，防止碰撞并增強人與機器人之間的互動。

該程序在教用戶如何避免它們的同時，也警告可能導致受傷的潛在危險，例如與機械臂的碰撞。該系統還可以用來確定機械臂在不使員工不堪重負的情況下可以多快地操作。

李和他的團隊計劃在未來進行更全面的用戶測試，以確保該系統對各種技能水平都有用，并且適用于拆卸硬盤以外的任務。隨著機器人的使用變得越來越普遍，改進培訓過程將非常重要。

“機器人對于未來回收行業非常重要，因為它們可以自動完成很多拆卸步驟。這將有助于緩解勞動力短缺，”李說。“因為拆卸非常復雜，它需要人與機器人一起工作。這就是我們開發這個 VR 系統進行培訓的基本動機。”

該研究發表在《Machines》雜志上，并由美國國家科學基金會提供資助。愛荷華州立大學的 Yashwanth Maddipatla 與德克薩斯 A&M 大學的 Xiao Liang、Sibo Tian 和 Minghui Zheng 共同撰寫了該研究。