A General Control Method for Human-Robot Integration

要約

この論文では、運動能力が制限されている人々の日常活動を支援するために、多自由度デバイス向けに設計された新しい一般化された制御方法を紹介します。
課題は、低次元空間でのユーザーの動きを、義足や過剰な四肢、さらには遠隔のロボット アバターなどの複雑なロボット支援装置に効果的にマッピングするための、制御インターフェイスに最も適応した戦略を見つけることにあります。
目標は、人間とロボットの部分を独自のシステムに統合し、ユーザーの労力と不快感を自律的に軽減しながら、人間が決めた目標を達成するために動くシステムです。
我々は、一般的な多自由度支援システムを制御するためのフレームワークを提案します。これは、ユーザーが実行する補償動作を、補償をキャンセルまたは削減しながら目標に到達するために必要なロボットコマンドに変換します。
このフレームワークは、完全なロボット アバターに至るまで、任意の数の自由度の義足にまで及びます。ここでは、ロボットを、物理的なつながりはなく、感覚を備えた自分の体の人工的な延長として見る人の一種の全身義足と見なされます。
モーターの統合。
私たちは、シミュレートされたシナリオを含むテストと、ロボット部品 (義足とロボット) の仮想ツインと物理的なヒューマノイド アバターを含む現実世界の試験を通じて、この制御戦略を検証し、適用しました。

要約(オリジナル)

This paper introduces a new generalized control method designed for multi-degrees-of-freedom devices to help people with limited motion capabilities in their daily activities. The challenge lies in finding the most adapted strategy for the control interface to effectively map user’s motions in a low-dimensional space to complex robotic assistive devices, such as prostheses, supernumerary limbs, up to remote robotic avatars. The goal is a system which integrates the human and the robotic parts into a unique system, moving so as to reach the targets decided by the human while autonomously reducing the user’s effort and discomfort. We present a framework to control general multi DoFs assistive systems, which translates user-performed compensatory motions into the necessary robot commands for reaching targets while canceling or reducing compensation. The framework extends to prostheses of any number of DoF up to full robotic avatars, regarded here as a sort of whole-body prosthesis of the person who sees the robot as an artificial extension of their own body without a physical link but with a sensory-motor integration. We have validated and applied this control strategy through tests encompassing simulated scenarios and real-world trials involving a virtual twin of the robotic parts (prosthesis and robot) and a physical humanoid avatar.

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