Robotic manipulation is currently undergoing a profound paradigm shift due to the increasing needs for flexible manufacturing systems, and at the same time, because of the advances in enabling technologies such as sensing, learning, optimization, and hardware. This demands for robots that can observe and reason about their workspace, and that are skillfull enough to complete various assembly processes in weakly-structured settings. Moreover, it remains a great challenge to enable operators for teaching robots on-site, while managing the inherent complexity of perception, control, motion planning and reaction to unexpected situations. Motivated by real-world industrial applications, this paper demonstrates the potential of such a paradigm shift in robotics on the industrial case of an e-Bike motor assembly. The paper presents a concept for teaching and programming adaptive robots on-site and demonstrates their potential for the named applications. The framework includes: (i) a method to teach perception systems onsite in a self-supervised manner, (ii) a general representation of object-centric motion skills and force-sensitive assembly skills, both learned from demonstration, (iii) a sequencing approach that exploits a human-designed plan to perform complex tasks, and (iv) a system solution for adapting and optimizing skills online. The aforementioned components are interfaced through a four-layer software architecture that makes our framework a tangible industrial technology. To demonstrate the generality of the proposed framework, we provide, in addition to the motivating e-Bike motor assembly, a further case study on dense box packing for logistics automation.


翻译:机器人操纵正在经历深刻的范式转变,这是由于需求日益增长的灵活制造系统,同时又得益于感知、学习、优化和硬件等先进技术的推动。这要求机器人能够观察和推理他们的工作空间,并且能够熟练地完成各种弱结构的装配过程。此外,使操作员能够现场教授机器人的任务依然是一个巨大的挑战,同时要管理感知、控制、运动规划和应对意外情况的内在复杂性。本文受到实际工业应用的启发,展示了这种机器人范式转变在电动自行车电机组件的工业案例中的潜力。本文提出了一个现场教学和编程自适应机器人的概念,并展示了它们在该应用领域的潜力。该框架包括: (i)一种现场自我监督教授感知系统的方法,(ii)一个对象为中心的运动技能和感应装配技能的通用表示,均从示范中学习得来,(iii)一种利用人类设计的计划执行复杂任务的序列化方法,(iv)一种在线适应和优化技能的系统解决方案。上述组件通过四层软件结构进行接口,并使我们的框架成为了一种切实的工业技术。为了证明所提出的框架的普适性,除了激励的电动自行车电机组件之外,我们还提供了一项有关密集堆箱物流自动化的进一步案例研究。

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机器人(英语:Robot)包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗,机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议,有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中,机器人指能自动运行任务的人造机器设备,用以取代或协助人类工作,一般会是机电设备,由计算机程序或是电子电路控制。

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