三合一机器人训练工具让普通人也能教学
突破性训练接口
传统上，训练机器人掌握新技能需要编程专业知识。但现在，新一代机器人可能从几乎任何人那里学习。工程师们正在设计能够"通过演示学习"的机器人助手。
这种更自然的训练策略允许人们通过三种主要方式引导机器人完成任务：远程控制（如操作摇杆远程操纵机器人）；物理移动机器人完成动作；或亲自执行任务让机器人观察并模仿。
多功能演示接口
学习型机器人通常只采用这三种演示方法中的一种进行训练。但某机构工程师现在开发了一种三合一训练接口，允许机器人通过任何训练方法学习任务。
该接口采用手持式、配备传感器的工具形式，可以连接到许多常见的协作机器人手臂上。用户可以使用这个附件通过远程控制机器人、物理操纵它或亲自演示任务来教导机器人执行任务——无论哪种风格，用户都可以根据偏好或任务需求选择。
三种训练模式
研究团队将这种新工具称为"多功能演示接口"，并在标准协作机器人手臂上进行了测试。具有制造专业知识的志愿者使用该接口执行了两个通常在工厂车间进行的手动任务。
该接口是一个手持附件，可以安装到典型的协作机器人手臂上。附件配备摄像头和标记，用于跟踪工具的位置和随时间变化的运动，还有力传感器用于测量给定任务期间施加的压力大小。
当接口连接到机器人时，整个机器人可以被远程控制，接口的摄像头记录机器人的运动，机器人可以将这些数据用作训练数据来自主学习任务。同样，人们也可以带着连接的接口物理移动机器人完成任务。多功能演示接口也可以拆卸下来由人手持执行所需任务。摄像头记录多功能演示接口的运动，当多功能演示接口重新连接时，机器人也可以使用这些数据来模仿任务。
实际应用测试
为了测试附件的可用性，研究团队将接口与协作机器人手臂带到当地创新中心，那里的制造专家学习并测试可以改进工厂车间流程的技术。
研究人员设计了一个实验，要求中心的志愿者使用机器人和接口的所有三种训练方法完成两个常见的制造任务：压配和成型。在压配中，用户训练机器人将销钉压入孔中，类似于许多紧固任务。对于成型，志愿者训练机器人将橡胶状、面团状物质均匀地推压和滚动到中心杆表面，类似于一些热成型任务。
对于这两项任务，志愿者被要求使用每种训练方法，首先使用摇杆远程操作机器人，然后通过物理方式操纵机器人，最后拆卸机器人的附件并使用它"自然地"执行任务，同时机器人记录附件的力和运动。
用户偏好与场景优势
研究人员发现志愿者通常更喜欢自然方法而非远程操作和物理训练。这些制造专家用户确实提供了每种方法可能优于其他方法的场景。例如，在训练机器人处理危险或有毒物质时，远程操作可能更可取。物理训练可以帮助工人调整负责移动重型包裹的机器人的定位。而自然教学在展示涉及精细和精确操作的任务时可能有益。
未来展望
研究团队设想在灵活的制造环境中使用他们的演示接口，其中一个机器人可能协助完成一系列受益于特定类型演示的任务。他们计划根据用户反馈改进附件的设计，并将使用新设计测试机器人学习。
这项研究展示了如何通过扩展最终用户在教学中与机器人交互方式的接口，实现协作机器人更大的灵活性。
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