Нанкинский университет представил систему цифрового двойника для сотрудничества человека и робота

В значительном прорыве исследователи из Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики в China представили передовую систему цифрового двойника, предназначенную для улучшения сотрудничества человека и робота (HRC) в производственных условиях.

Опубликованная в престижном журнале Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, система обещает упростить и улучшить сотрудничество между рабочими и роботами на производственной площадке.

Играющий в правила игры подход к HRC

Традиционные методы создания цифровых двойников людей в промышленных условиях полагались на громоздкие устройства захвата движения, которые противоречат идее гибкого взаимодействия в HRC. 

Кроме того, эти методы часто не создают единого пространства для моделирования людей и роботов, что делает неудобным восприятие и понимание общей среды. Признавая эти ограничения, исследователи разработали инновационную систему цифрового двойника для решения этих проблем.

Недавно внедренная система цифрового двойника разработана для создания виртуальной реплики совместной сцены с участием людей и роботов. Эта виртуальная среда позволяет планировать и реализовывать эффективные стратегии сотрудничества в реальных производственных условиях, способствуя бесперебойному взаимодействию между работниками-людьми и роботами.

Предыдущие системы цифрового двойника, опирающиеся на данные датчиков захвата движения, иногда сталкивались с трудностями при возникновении окклюзий. Окклюзии относятся к ситуациям, когда объекты или агенты, представляющие интерес, находятся вне поля зрения датчика или скрыты за препятствиями. 

Чтобы решить эту проблему, исследователи внедрили алгоритм восстановления человеческой сетки — вычислительный метод, способный реконструировать скрытые части человеческого тела. Это нововведение гарантирует, что система сможет адаптироваться и эффективно функционировать даже при наличии визуальных препятствий.

Одним из ключевых компонентов системы цифрового двойника является алгоритм распознавания действий, обученный идентифицировать различные действия человека. Для повышения его производительности и минимизации ошибок исследователи внедрили технику оценки неопределенности. Эта техника позволяет точно контролировать уровень ошибок алгоритма, что приводит к более надежному и точному распознаванию действий.

Успешная экспериментальная валидация

Исследователи протестировали свою систему цифрового двойника в серии экспериментов, проведенных в контролируемых лабораторных условиях. Эти эксперименты включали использование робота, специально разработанного для развертывания в промышленных условиях. 

Возможности системы оценивались в рамках ряда задач, включая полировку, извлечение объектов, сборку и размещение объектов.

Результаты были однозначными, продемонстрировав превосходство предложенных методов над базовыми подходами. 

Эти многообещающие результаты прокладывают путь к потенциальной интеграции системы в другие промышленные robots, дальнейшему тестированию в разнообразных средах и ее eventual deployment in real-world manufacturing scenarios.

Последствия этого прорыва глубоки. По мере того как отрасли по всему миру продолжают развиваться и автоматизироваться, синергия между людьми и роботами становится все более важной. Система цифрового двойника, разработанная Чжаном, Цзи и их коллегами, обладает огромным потенциалом для революционных изменений в производственных процессах в различных секторах.

Бесшовно интегрируя роботов в рабочую силу, производители могут повысить эффективность, точность и производительность. Задачи, требующие высокой точности, повторяющихся действий или представляющие угрозу безопасности, теперь могут быть поручены роботам-агентам, в то время как человеческие работники могут сосредоточиться на более сложных и творческих аспектах производства.

Взгляд в будущее

Дорога впереди для этой системы цифрового двойника захватывающая. По мере прохождения дальнейших тестов и доработки ожидается, что она откроет новые возможности для сотрудничества между людьми и роботами в производственных условиях. Ее универсальность делает ее подходящей для широкого спектра задач, от сборки и контроля качества до обработки материалов и не только.

Производители, стремящиеся оставаться на переднем крае технологических инноваций, вероятно, будут рады принять эту трансформирующую технологию. Благодаря своему потенциалу оптимизировать рабочие процессы, снижать количество ошибок и повышать общую эффективность, система цифрового двойника от Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики может вскоре стать неотъемлемой частью производственного ландшафта.