Achieving human-like motion in robots has been a fundamental goal in many areas of robotics research. Inverse kinematic (IK) solvers have been explored as a solution to provide kinematic structures with anthropomorphic movements. In particular, numeric solvers based on geometry, such as FABRIK, have shown potential for producing human-like motion at a low computational cost. Nevertheless, these methods have shown limitations when solving for robot kinematic constraints. This work proposes a framework inspired by FABRIK for human pose imitation in real-time. The goal is to mitigate the problems of the original algorithm while retaining the resulting humanlike fluidity and low cost. We first propose a human constraint model for pose imitation. Then, we present a pose imitation algorithm (PIC), and it's soft version (PICs) that can successfully imitate human poses using the proposed constraint system. PIC was tested on two collaborative robots (Baxter and YuMi). Fifty human demonstrations were collected for a bi-manual assembly and an incision task. Then, two performance metrics were obtained for both robots: pose accuracy with respect to the human and the percentage of environment occlusion/obstruction. The performance of PIC and PICs was compared against the numerical solver baseline (FABRIK). The proposed algorithms achieve a higher pose accuracy than FABRIK for both tasks (25%-FABRIK, 53%-PICs, 58%-PICs). In addition, PIC and it's soft version achieve a lower percentage of occlusion during incision (10%-FABRIK, 4%-PICs, 9%-PICs). These results indicate that the PIC method can reproduce human poses and achieve key desired effects of human imitation.


翻译:在机器人研究的许多领域,实现机器人的人类运动一直是一个根本目标。反动运动(IK)解答器已被探索,作为一种解决方案,为人类运动运动提供运动性结构。特别是,基于几何的数值解答器,如FABRIK, 显示了以低计算成本产生人运动的潜力。然而,这些方法在解决机器人运动限制时显示出了局限性。这项工作提出了一个由FABRIK启发的软性实时模拟框架。目的是缓解原始算法的问题,同时保留由此产生的人性流动和低成本。我们首先为模拟行为提出了人类约束性结构结构。特别是基于几何的数值解答器,如FABRI, 以低的计算成本。我们展示了一个模拟人性运动的模拟算法(PIC)和软版本(PIC),能够以较低的计算人性动作。在两种协作机器人(Baxter和Yum Mi)上测试了石化模型,为双人性组和精度组收集了50次人类演示。随后,为机器人(VABI)获得了两个性指标,在成本中都实现了一种更高比例的计算,而成本-直观。在机器人/PICFICLILIFIC 4法中实现了一个基环境上,实现了一种比较了一种直观。

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