Collaborative robots are expected to be able to work alongside humans and in some cases directly replace existing human workers, thus effectively responding to rapid assembly line changes. Current methods for programming contact-rich tasks, especially in heavily constrained space, tend to be fairly inefficient. Therefore, faster and more intuitive approaches to robot teaching are urgently required. This work focuses on combining visual servoing based learning from demonstration (LfD) and force-based learning by exploration (LbE), to enable fast and intuitive programming of contact-rich tasks with minimal user effort required. Two learning approaches were developed and integrated into a framework, and one relying on human to robot motion mapping (the visual servoing approach) and one on force-based reinforcement learning. The developed framework implements the non-contact demonstration teaching method based on visual servoing approach and optimizes the demonstrated robot target positions according to the detected contact state. The framework has been compared with two most commonly used baseline techniques, pendant-based teaching and hand-guiding teaching. The efficiency and reliability of the framework have been validated through comparison experiments involving the teaching and execution of contact-rich tasks. The framework proposed in this paper has performed the best in terms of teaching time, execution success rate, risk of damage, and ease of use.


翻译:预计协作机器人能够与人类并肩工作,在某些情况下可以直接取代现有的人类工人,从而有效地应对快速的组装线变化。目前用于规划接触丰富任务的方法,特别是在严重受限的空间,往往相当低效。因此,迫切需要对机器人教学采取更快和更直观的方法。这项工作的重点是结合从演示(LfD)和通过探索(LbE)的武力学习(LbE)的视觉悬念学习,以便能够用最起码的用户努力快速和直观地规划接触丰富的任务。两种学习方法已经发展并纳入一个框架,一种是依靠人到机器人运动的绘图(视觉助推法),另一种是依靠人到机器人的强化学习。已开发的框架以视觉悬浮法为基础,采用非接触示范教学方法,并根据探测到的接触状态优化所显示的机器人目标位置。框架与两种最常用的基线技术,即笔记式教学和手牵式教学进行了比较。框架的效率和可靠性已经通过比较性实验得到验证,一种是依靠人到机器人运动图象(视觉助方法)和以力量为基础的强化学习学习学习学习方法。开发了非接触示范方法。拟议成功框架,在方便执行中,在文件上实现了。

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