The evolution and growing automation of collaborative robots introduce more complexity and unpredictability to systems, highlighting the crucial need for robot's adaptability and flexibility to address the increasing complexities of their environment. In typical industrial production scenarios, robots are often required to be re-programmed when facing a more demanding task or even a few changes in workspace conditions. To increase productivity, efficiency and reduce human effort in the design process, this paper explores the potential of using digital twin combined with Reinforcement Learning (RL) to enable robots to generate self-improving collision-free trajectories in real time. The digital twin, acting as a virtual counterpart of the physical system, serves as a 'forward run' for monitoring, controlling, and optimizing the physical system in a safe and cost-effective manner. The physical system sends data to synchronize the digital system through the video feeds from cameras, which allows the virtual robot to update its observation and policy based on real scenarios. The bidirectional communication between digital and physical systems provides a promising platform for hardware-in-the-loop RL training through trial and error until the robot successfully adapts to its new environment. The proposed online training framework is demonstrated on the Unfactory Xarm5 collaborative robot, where the robot end-effector aims to reach the target position while avoiding obstacles. The experiment suggest that proposed framework is capable of performing policy online training, and that there remains significant room for improvement.


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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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