Антропоморфный робот-водитель с элементами биологической обратной связи

Партнер

НИЦ «Курчатовский институт»

ВУЗ

НИЦ «Курчатовский институт»

Актуальность

Управление сложными большими техническими системами было и остаётся трудной задачей. Связано это с тем, что с увеличением масштаба системы число её составных частей и связей между ними увеличивается, а вместе с ним растёт и количество возможных сбоев и специальных ситуаций, требующих специфических действий от управляющих компонентов. Чтобы большая система сохраняла работоспособность, иногда управляющую подсистему при разработке делят на фрагменты и отдают полномочия по принятию локальных решений этим частям. Это – так называемая делегированная автономность.

Чтобы обеспечить участие человека в работе подобных систем управления, необходимо выделить и строго ограничить тот контур управления, на который человек-оператор может оказывать влияние, затем проработать реакцию системы на все действия оператора - как правильные, так и разрушительные, и даже вредоносные. Обучение оператора длится тем дольше, чем опаснее могут быть его ошибки. Любые новшества, которые позволят облегчить работу операторов, очень ценны.

По мере развития робототехники андроиды учатся делать то, с чем раньше справлялись только люди. Среди прочего, является привлекательной взаимозаменяемость человека-оператора и робота при управлении сложными системами. Если такой робот сможет выполнять действия оператора правильно в автономном режиме, он будет способен разгрузить оператора от монотонной и чреватой ошибками работы. Чтобы при этом оператор был способен вмешиваться в действия робота или даже напрямую отдавать ему команды, можно предоставить ему систему управления с использованием средств виртуальной реальности; тогда он сумеет при необходимости подключаться к органам чувств робота и действовать от его лица.

Описание

Для работы участникам предоставляются:

малый антропоморфный робот, способный манипулировать простейшим органом управления (рычагом джойстика);
мобильные платформы, на одну из которых можно установить этого робота;
шлем виртуальной реальности;
вибрационные компоненты биологической обратной связи (вибромоторы).

Робот способен управлять мобильной платформой посредством джойстика как автономно, так и под управлением оператора, принимая команды с программного интерфейса. Благодаря установленной камере он способен ориентироваться в окружающей обстановке, в частности, распознавать индикаторы состояния платформы на специальной панели. Система виртуальной реальности способна принимать данные с камеры робота, позволяя оператору-человеку управлять роботом как со стороны, так и наблюдая сцену с точки зрения робота.

Требования:

Система должна:

обеспечивать комфортное управление мобильным роботом человеку-оператору;
обеспечивать возможность управления этим же мобильным роботом роботу-оператору;
обеспечивать человеку-оператору непрямой контроль за автономно работающим роботом-оператором;
обеспечивать автоматическое решение простейшей транспортной задачи (обследование местности без столкновений с препятствиями) с приемлемой точностью.

Результат

В качестве решения должен быть представлен прототип системы, позволяющей по одним и тем же правилам управлять мобильными роботами как человеку, так и антропоморфному роботу, предоставляя мультимодальный интерфейс пользователя. В частности, данные о состоянии подвижной платформы должны предоставляться как оператору-человеку, так и оператору-роботу одинаковым образом; управление системой роботом и человеком должно осуществляться органами управления схожей конструкции. При этом человек должен использовать систему виртуальной реальности для погружения в контур управления робота в различных ролях: непосредственно контролировать робота-исполнителя, управлять роботом-оператором и задавать режимы его автономной работы. Вибромоторы должны использоваться как дополнительные источники данных для оператора.

Ограничения

Система должна обеспечить частоту обработки кадров системы виртуальной реальности, достаточную для комфортной работы человека-оператора.