布里斯托大學(xué)的兩名研究人員使機(jī)器人的應(yīng)用更加現(xiàn)實(shí)了，盡管這個(gè)實(shí)驗(yàn)還處于初期階段。這個(gè)手持式機(jī)械臂也許可以解決涉及遠(yuǎn)程指令的一些艱巨任務(wù)，比如維護(hù)、指導(dǎo)、診斷。
 

圖片為手持式機(jī)械臂，配有可遠(yuǎn)程控制的五個(gè)自由度提示框、攝像頭、感應(yīng)模擬的提示框。
圖片來源：布里斯托大學(xué)

 

　　要了解這個(gè)機(jī)器人的工作原理，至關(guān)重要的是要了解研究作者Janis Stolzenwald和Walterio W. Mayol-Cuevas希望解決的問題。在使用協(xié)作式遠(yuǎn)程協(xié)助的情況下，學(xué)習(xí)的本地工作人員（經(jīng)驗(yàn)不足）必須完全理解另一位具有專業(yè)知識(shí)的遠(yuǎn)程工作人員的指示。比如，為了在侵入性外科手術(shù)中培訓(xùn)實(shí)習(xí)醫(yī)生，經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生可能會(huì)在描述如何操作工具的同時(shí)遠(yuǎn)程培訓(xùn)新手。
 

 

　　論文的作者表示，遠(yuǎn)程協(xié)助在工業(yè)應(yīng)用中特別有用，例如在現(xiàn)代化的工廠中。診斷或解決問題需要高水平的專業(yè)知識(shí)，或者可能需要專家來現(xiàn)場解決問題，例如制造過程中的機(jī)器脫機(jī)或管道阻塞，這都比較耗錢。盡管增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程操控流程已經(jīng)在使用中，但仍缺乏更有效的方法。這主要是因?yàn)殡m然當(dāng)前的通信方法很發(fā)達(dá)，但是靠遠(yuǎn)程工作者和本地工作者之間的溝通來解決問題仍然比較困難。

 

　　為了縮小差距，Stolzenwald和Mayol-Cuevas提出了一種使用半自動(dòng)手持機(jī)械臂的系統(tǒng)，并在部分模擬的管道維護(hù)任務(wù)中對(duì)其進(jìn)行了測試。

圖片為遠(yuǎn)程工作人員控制半自動(dòng)手持式機(jī)械臂來支援工作現(xiàn)場中的本地工作人員。
圖片來源：布里斯托大學(xué)

 

　　它的工作原理是這樣的：在工作現(xiàn)場，由本地工作人員控制手持式機(jī)械臂，這個(gè)機(jī)械臂配備有攝像頭和五個(gè)自由度（意味著機(jī)械臂可以在五個(gè)不同平面中移動(dòng)）。然后，遠(yuǎn)程工作人員通過自定義界面訪問其他工人正在使用的機(jī)械臂。這使得工作現(xiàn)場的人員拿著機(jī)械臂，而遠(yuǎn)程工作人員在操控機(jī)器臂。

 

　　Stolzenwald和Mayol-Cuevas最感興趣的是觀察研究中的三者如何協(xié)作：遠(yuǎn)程工作人員、本地工作人員和機(jī)械臂。

圖片為遠(yuǎn)程工作人員的工作站。圖片來源：布里斯托大學(xué)

 

　　Stolzenwald和Mayol-Cuevas寫道：“在任務(wù)執(zhí)行方面，我們發(fā)現(xiàn)手持式機(jī)械臂的自主性和任務(wù)知識(shí)有助于提高協(xié)作效率，因?yàn)榭s短了完成任務(wù)的時(shí)間。”他們發(fā)現(xiàn)，由遠(yuǎn)程控制但由本地工作人員握住的機(jī)械臂使測試任務(wù)的效率提高了24％。試想一下，如果這個(gè)在規(guī)模更大的工廠里使用，那么效率將會(huì)大大提高。

 

　　主要目標(biāo)是改善通信方式?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，至少在質(zhì)量上，遠(yuǎn)程控制機(jī)械臂尖端的能力使得機(jī)器人完成任務(wù)變得更加容易。他們認(rèn)為這是由于手臂的手勢(shì)比較像嬰兒早期就能做出的動(dòng)作，比如伸手指。

 

　　實(shí)際上，工作人員在維護(hù)管道期間所需的口頭交流較少。研究人員推斷，這是因?yàn)闄C(jī)器人的瞄準(zhǔn)功能取代了遠(yuǎn)程工作人員的小尺寸運(yùn)動(dòng)指令，并且還減少了移動(dòng)所需的任務(wù)知識(shí)。簡而言之，與侵入性外科手術(shù)一樣，對(duì)于必須進(jìn)行的微小動(dòng)作而言，具有不完善的信息對(duì)于使用中的機(jī)械臂而言，問題也會(huì)較少。

 

　　那么，和機(jī)械臂一起工作會(huì)是有趣的體驗(yàn)嗎？

 

　　Stolzenwald和Mayol-Cueva也在論文中提及了。在上個(gè)月發(fā)表的第二篇論文中，兩人調(diào)查了人們對(duì)機(jī)械臂自主完成任務(wù)是如何反應(yīng)的。結(jié)果是，當(dāng)工作人員的計(jì)劃與機(jī)械臂的計(jì)劃不符時(shí)，他們會(huì)非?；艔?。

 

　　為了創(chuàng)建和諧的人機(jī)交互，不僅需要研究積極的交互作用，而且還要研究機(jī)械臂偏離工作人員想要執(zhí)行的操作的實(shí)例。將來，Stolzenwald和Mayol-Cueva希望能超越測試機(jī)器人手臂的模擬，并過渡到實(shí)際環(huán)境中。他們還想研究經(jīng)過全面培訓(xùn)的遠(yuǎn)程工作人員如何從這種機(jī)器人協(xié)助中受益，以及在培訓(xùn)方案中如何使本地工作人員受益。