Обычно на заводах и фабриках рабочий для выполнения своих обязанностей должен присутствовать лично. А что если бы он тоже мог делать свою работу удалённо? Исследователи из Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (CSAIL) представили систему виртуальной реальности, которая позволит удалённо управлять роботом с помощью гарнитуры Oculus Rift.

Система предлагает пользователю виртуальную диспетчерскую с несколькими сенсорными дисплеями, заставляя его чувствовать, что он находятся внутри головы робота. Используя жесты, пользователи могут сопоставлять свои движения с движениями роботов и выполнять различные задачи.

«Подобная система в конечном итоге может помочь людям управлять роботами удалённо», — говорит Джеффри Липтон (Jeffrey Lipton), доктор наук, работающий в CSAIL, ведущий автор статьи об этой системе. «С ее помощью «синие воротнички» могли бы работать дистанционно и получать пользу от информационной революции, как и люди других профессий».

Исследователи даже предполагают, что такая система может привлечь к работе большое число безработных геймеров на «игровых» производственных позициях.
Команда продемонстрировала свою разработку на гуманоидном роботе Baxter от Rethink Robotics. Однако разработчики утверждают, что система подходит и для других роботов и совместима с гарнитурой HTC Vive.

Традиционно используются два подхода для управления роботами в VR.
В основной модели пользователь видит то же самое, что и робот, с такой же точностью и под таким же углом. В этой системе задержка сигнала, некорректная передача изображения или звука, «шатание» робота могут привести к тошноте и головным болям.
В «киберориентированной» модели пользователь изолирован от робота. Человек взаимодействует с виртуальной копией робота и среды. Для этого требуется гораздо больше вычислений, памяти, данных.

Система, разработанная CSAIL, объединяет в себе эти два метода. Она решает проблему задержки, так как пользователь постоянно получает визуальную обратную связь от виртуального мира. Он также решает проблему «кибер-физического» взаимодействия: как только пользователь наденет гарнитуру и войдет в систему, он окажется внутри головы робота.

Система реализует «модель человечка внутри головы» — идею о том, что в наших мозгах есть маленький человек, видящий всё, что видим мы, и контролирующий наши действия. Хотя людям эта идея кажется своеобразной, для роботов она подходит: «внутри» робота — человек в диспетчерской, видящий на экране его действия и управляющий ими.

Используя контроллеры Oculus, пользователи могут взаимодействовать с элементами управления, которые появляются в виртуальном пространстве, двигать рычаги для захвата, перемещения и извлечения элементов. Для этого человек работает с виртуальным пространством кабины внутри робота, где и происходит обмен данными между ним и исполнителем: робот получает команды, а человек то, что робот видит. По сравнению с прошлыми, система демонстрирует большую гибкость и меньшую ресурсоемкость. Она может извлекать двухмерную информацию из каждой камеры, создавать полную трехмерную модель среды, а затем обрабатывать и повторно отображать данные.

Напротив, подход команды CSAIL обходит эту проблему, работая с двухмерными изображениями, различными для левого и правого глаза. Человеческий мозг преобразует такие изображения в трёхмерные.

Для тестирования системы команда сначала пробовала выполнять с помощью Baxter простые задачи, такие как сбор винтов или скрепляющих проводов. Затем специалисты по тестированию пробовали собрать и уложить блоки.

Пользователи успешно выполнили задачи с гораздо более высокой скоростью по сравнению с «прямой» моделью. Также геймеры куда быстрее справлялись с задачами.

По сравнению с самыми современными системами, система CSAIL позволяла удачно доставать объекты в 95% случаев и на 57% быстрее выполнять задачи. Команда также показала, что система позволяет пилотировать робота за сотни миль от него, например, в беспроводной сети отеля в Вашингтоне, округ Колумбия, управлять роботом в Массачусетском технологическом институте.

«Это важный шаг в создании простого и эффективного метода управления роботами», — говорит Уссама Хатиб (Oussama Khatib), профессор компьютерных наук в Стэнфордском университете, не принимавший участие в разработке.
Команда в конечном итоге хочет сосредоточиться на том, чтобы сделать систему более масштабируемой, многопользовательской и с различными типами роботов, совместимыми с современными технологиями автоматизации.

Источник: ScienceDaily