研究使用 VR 加速机器人培训工人

乔治亚大学的研究人员开发了一个新的虚拟现实（VR）空间，以帮助人类与机器人一起工作的人员更高效、更有效地进行培训。

与机器人一起工作是回收行业日益普遍的现象，它有助于任务自动化和简化复杂的工作，例如拆卸。这对于从即将结束其使用寿命的电子产品中回收零件和有价值的材料至关重要。然而，拆卸任务本身也带来了自己的挑战，VR 可以帮助这个行业的工人进行培训。

“与组装相比，组装有非常标准的流程，而拆卸则稍微复杂一些，”该研究的主要作者、UGA 工程学院副教授李北文说。“如果我们只是简单地逆转整个组装流程，可能效果不会很好。”

研究人员开发了 VR Co-Lab 来帮助减少困惑。通过数字化培训员工，使他们能够在不损坏材料的情况下练习拆卸可回收物品，并学习如何避免与机器人受伤和碰撞。

在这项研究中，用户在一个虚拟空间中借助机器人帮助拆卸硬盘。虚拟工作站与实际工作中的工作站相似，包括拆卸所需的各种工具和机械，以及机器人助手。

在培训过程中，工人遵循拆卸硬盘的逐步程序。人类用户处理更精确的任务，例如拧螺丝或捡起和放置小螺丝钉，而机器人手臂管理大螺丝钉和松散物品。该程序还向用户提供反馈，测量完成会话所需的时间和犯错的次数。

“有很多任务。它需要复杂的工人培训，通常，”李说。“所以，如果我们有一个 VR 系统，那将非常有帮助地缩短培训时间。这比让用户阅读成百上千页的书面文件要容易得多。”

VR 合作实验室利用 Meta Quest Pro，该设备使用其摄像头跟踪手腕、肘部、肩膀和躯干的上身运动。这使得程序能够根据用户的动作规划机器人的运动，防止碰撞并增强人与机器人之间的互动。

该程序在教用户如何避免它们的同时，也警告可能导致受伤的潜在危险，例如与机械臂的碰撞。该系统还可以用来确定机械臂在不使员工不堪重负的情况下可以多快地操作。

李和他的团队计划在未来进行更全面的用户测试，以确保该系统对各种技能水平都有用，并且适用于拆卸硬盘以外的任务。随着机器人的使用变得越来越普遍，改进培训过程将非常重要。

“机器人对于未来回收行业非常重要，因为它们可以自动完成很多拆卸步骤。这将有助于缓解劳动力短缺，”李说。“因为拆卸非常复杂，它需要人与机器人一起工作。这就是我们开发这个 VR 系统进行培训的基本动机。”

该研究发表在《Machines》杂志上，并由美国国家科学基金会提供资助。爱荷华州立大学的 Yashwanth Maddipatla 与德克萨斯 A&M 大学的 Xiao Liang、Sibo Tian 和 Minghui Zheng 共同撰写了该研究。