遥操作力反馈模仿学习结构​​

为了模仿学习新的行为,人类操作员通过演示所需任务来远程操作机器人。这通常需要一两个小时的教学,通常相当于几十到百次左右的演示。

通过人类示范来教授机器人,所以良好的遥控界面对于教授具有挑战性的灵巧行为至关重要。对于更灵巧的行为,通过双手触觉设备进行教授,遥控设备和机器人之间有位置-位置耦合。位置-位置耦合意味着输入设备将测量的姿势作为命令发送给机器人,机器人使用基于扭矩的操作空间控制来跟踪这些姿势命令。然后,机器人的姿势跟踪误差被转换成力并发送回输入设备让老师感受。这使老师能够通过力来闭合与机器人的反馈回路,这对教授的许多最困难的技能都至关重要。

“扩散策略”优势

与以前的方法相比,使用扩散策略产生机器人行为有三个主要优点:

适用于多模式演示。这意味着人类演示者可以自然地教授行为,而不必担心让机器人感到困惑。

适用于高维动作空间。这意味着机器人可以提前规划,从而避免短视、不一致或不稳定的行为。

稳定可靠的训练。这意味着可以大规模训练机器人,并确信它们能够正常工作,而无需费力的手动调整或寻找黄金检查点。

 

 

遥操作“力反馈”的必要性

当机器人用双臂操纵物体时,提供力反馈尤为重要。一个典型示例是操作需要驱动的设备,例如手动搅拌器如果没有这种反馈,就无法可靠地演示。

当机器人用双臂握住工具时,它会形成一个封闭的运动链。对于机器人和工具的任何给定配置,都存在大量可能的内部力,这些力无法通过视觉观察到。某些力配置(例如将夹持器拉开)本质上是不稳定的,并且很可能导致机器人的抓握滑落。如果人类演示者无法获得触觉反馈,他们将无法感知或教授正确的力控制。我们发现,在教授力敏感行为时,触觉反馈对于提高演示成功率至关重要,尤其是那些需要双臂耦合的行为

双臂模仿学习需要力反馈

家庭生活场景操作负载建议:3kg

家庭机器人的主要任务是执行轻型操作,如递送物品、整理家居、帮助老人等。3kg的负载能力已能胜任这些日常任务。例如,递送一杯水(0.5kg)、拿取书籍(1kg)或搬运购物袋(2-3kg)。通常夹爪重约1kg,剩余2kg的承载能力可满足实际需求。7自由度设计为家庭机器人提供了更大的灵活性。家庭环境布局复杂,7自由度能更高效地绕过障碍,优化操作路径。轻量化设计也减少了材料和驱动系统的成本,使机器人更安全、更经济。

模仿学习不同场景推荐配置

训练目标:家庭生活场景/轻载工业场景

序号

型号

参数

数量

备注

1

Franka FR3机器人

负载3kg,臂长855,7自由度带关节力控

2

 

2

夹爪Franka hand

负载3kg

2

可选

3

夹爪P80

负载5kg

2

可选

4

夹爪平行指

负载5kg

2

可选

5

力传感PNP75

手部感知

2

可选

6

遥操作手和相机

定制

2

 

7

工作台PNP-1200

PNP双臂工作台

1

 

训练目标:工业组装等兼容度更高学习场景

序号

型号

参数

数量

备注

1

Diana7 机器人

负载7kg,臂长910mm,7自由度带关节力控

2

 

2

夹爪P80

负载5kg

2

可选

3

夹爪平行指

负载5kg

2

可选

4

力传感PNP75

手部感知

2

可选

5

遥操作手和相机

定制

2

 

6

工作台PNP-1200

PNP双臂工作台

1

 
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