Антропоморфный робот-водитель с элементами биологической обратной связи
Партнер
ВУЗ
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.