通过人体肌肉信号来控制机器人的运动

爱因斯坦著名地提出“直觉唯一真正有价值的东西”，可以说是理解意图和交流的最重要的关键之一。但是直观性很难教，尤其是对于机器而言。为了改善这一点，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的一个团队提出了一种方法，可以使我们更紧密地进行人机协作。该系统称为“ Conduct-A-Bot”，它使用来自可穿戴传感器的人体肌肉信号来引导机器人的运动。

麻省理工学院斯蒂芬研究中心副主任CSAIL主任丹妮拉·罗斯（Daniela Rus）教授说：“我们设想的世界中，机器将帮助人们进行认知和体力工作，而机器将适应人们的需求，而不是反过来。”

为了实现人机之间的无缝协作，肌电图和运动传感器戴在二头肌，三头肌和前臂上，以测量肌肉信号和运动。然后，算法将处理信号以实时检测手势，而无需任何离线校准或每个用户的训练数据。该系统仅使用两个或三个可穿戴式传感器，而在环境中则什么也没有-大大减少了临时用户与机器人交互的障碍。

虽然Conduct-A-Bot可能会用于各种场景，包括在电子设备上导航菜单或监督自动机器人，但尽管可以使用任何商用无人机，但该团队还是使用Parrot Bebop 2无人机。通过检测旋转手势，握紧拳头，绷紧的手臂和激活的前臂等动作，Conduct-A-Bot可以左右，左右，上下移动无人机，并使其旋转和停止。如果您对朋友的权利提出了要求，他们可能会解释说他们应该朝这个方向前进。同样，例如，如果您向左挥动手，则无人驾驶飞机也会跟进并向左转。

在测试中，当无人机被遥控飞过铁环时，它可以正确响应1500多个手势中的82％。当不控制无人机时，系统还可以正确识别大约94％的提示手势。

这种类型的系统最终可以针对一系列用于人机协作的应用程序，包括远程探索，辅助个人机器人或制造任务（例如运送物体或举升物料）。这些智能工具还与社会隔离保持一致，并有可能开辟未来非接触式工作的领域。例如，您可以想象人类控制着机器，以安全地打扫病房或丢下药物，同时让我们与人类保持安全距离。

肌肉信号通常可以提供有关从视觉上很难观察到的状态的信息，例如关节僵硬或疲劳。例如，如果您观看某人拿着一个大盒子的视频，则可能难以猜测需要多少力气或力量-而且一台机器也很难仅凭视觉来衡量。使用肌肉传感器不仅可以估计运动，而且可以估计执行该物理轨迹所需的力和扭矩。

对于当前用于控制机器人的手势词汇，检测到的动作如下：

l 僵硬上臂以使机器人停止运动（类似于在看到问题时短暂屈服）：二头肌和三头肌肌肉信号；

l 向左/向右和向上/向下挥动手以横向或垂直移动机器人：前臂肌肉信号（前臂加速度计指示手的方向）；

l 握紧拳头使机器人向前移动：前臂肌肉信号；

l 顺时针/逆时针旋转以旋转机器人：前臂陀螺仪。

机器学习分类器使用可穿戴式传感器检测手势。无监督分类器处理肌肉和运动数据并实时将其聚类，以学习如何将手势与其他运动区分开。神经网络还可以根据前臂肌肉信号预测腕部弯曲或伸展。

该系统实质上是在每个人做出控制机器人的手势时根据每个人的信号进行自我校准，从而使休闲用户开始与机器人交互时变得更快，更轻松。
责任编辑：tzh