通过训练人工智能检测人类意图,扩大制造领域的人机合作

放大字体  缩小字体 2021-09-30 11:31  浏览次数:

Expanding human-robot collaboration in manufacturing: PhD student trains AI to detect human intention

机器和机器人无疑使生活变得更容易。他们的工作精准而快速,而且不像人类,他们不需要休息,因为他们永远不会累。

因此,企业越来越多地希望在生产过程中使用它们,以提高生产率,并消除肮脏、危险和枯燥的任务。

然而,在工作环境中仍然有许多任务需要人类的灵巧性、适应性和灵活性。

人与机器人的合作是未来制造业的一个令人兴奋的机会,因为它结合了两个世界的优点。

这种关系需要人类和机器人之间的密切互动,这可能会从预测合作伙伴的下一个行动中受益匪浅。

来自拉夫堡大学智能自动化中心的博士生Achim Buerkle和一组研究人员在《机器人与计算机集成制造》杂志上发表了一项很有前景的研究成果,该研究旨在“训练”机器人在人类明确表达动作之前检测出手臂的运动意图。

阿希姆说:“机器人的速度和扭矩需要很好地协调,因为它可能对人类健康和安全构成严重威胁。”

“理想情况下,为了进行有效的团队合作,人类和机器人应该‘理解’对方,但这是很难的,因为双方都是截然不同的人,‘说’不同的语言。”

“我们建议赋予机器人‘读懂’人类伴侣意图的能力。”

研究人员希望通过连接人类大脑的额叶活动来实现这一目标。

人体的每一个动作在执行之前都要经过大脑的分析和评估。测量这个信号可以帮助向机器人传达“移动的意图”。

然而,大脑是高度复杂的器官,检测预动作信号具有挑战性。

拉夫堡大学的研究人员通过训练人工智能系统从脑电图(EEG)中识别预动作模式来解决这一挑战。脑电图是一种可以记录人类大脑活动的技术。

他们最新的论文报告了一项由8名参与者进行的测试结果。

参与者必须坐在电脑前,电脑会从屏幕上随机生成一个字母a - z,然后按下键盘上与字母匹配的键。人工智能系统必须根据脑电图数据预测参与者将移动哪只手臂,这一意图被运动传感器证实。

实验数据显示,人工智能系统可以在人类移动手臂前513毫秒,平均在实际执行前300毫秒左右检测到。

在一个模拟中,研究人员测试了时间优势对人-机器人协作场景的影响。

他们发现,在做同样的任务时,使用这种技术比不使用它可以实现更高的生产率。

这项任务的完成时间要快8-11%——即使研究人员将“误报”也算在内,即脑电图错误地向机器人传达了一个人想要移动的意图。

阿希姆计划以这项研究为基础,并希望最终创造出一种能够预测运动方向的系统——例如,伸手拿螺丝刀或挑选新工件。

对于最新的发现,他说:“我们希望这项研究能实现两件事:首先,我们希望这项提议的技术能帮助实现更紧密的人-机器人共生合作,这仍需要大量的研究和工程工作才能完全建立起来。”

“其次,我们希望传达的是,与其将机器人和人工智能/机器学习视为制造业中人类劳动的威胁,还不如将其视为一个机会,让人类继续作为未来工厂的重要组成部分。”

在一份联合声明中,Achim的主管Thomas Bamber博士、Niels Lohse博士和Pedro Ferreira博士说,“有必要改变人类工作的性质,以创造一个真正可持续的世界,不再依赖繁重的体力和认知劳动。”

“人与机器人协作(Human-Robot Collaboration, HRC)正开始创新工厂车间,然而,人类和机器人之间仍需要更实质性的合作。”

“的确,HRC将对劳动生产率、工作质量和健康产生变革性影响,并建立一个更安全、更可持续的劳动力市场,同时还将克服性别、性别年龄或残疾造成的身体劣势。”

“阿希姆利用人工智能和脑电图的工作让我们离真正的HRC又近了一步。”

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