日本松下控股公司 （Panasonic Holdings）已開發(fā)出一種技術(shù)，可有效地教授機(jī)器人執(zhí)行涉及接觸的動(dòng)作。該技術(shù)能夠有效地傳授控制參數(shù)，使機(jī)器人既能正確執(zhí)行傳授的動(dòng)作，又能在發(fā)生接觸時(shí)安全地執(zhí)行動(dòng)作。

松下控股于2023年8月8日宣布，該公司已開發(fā)出一種技術(shù)，可有效地教授機(jī)器人執(zhí)行涉及接觸的動(dòng)作。直接示教是指人直接移動(dòng)機(jī)器人以示教其動(dòng)作，要求機(jī)器人準(zhǔn)確再現(xiàn)示教動(dòng)作，同時(shí)降低與人或物體接觸的風(fēng)險(xiǎn)。然而，要在兩者之間取得平衡的控制卻極具挑戰(zhàn)性。

另一方面，阻抗控制是一種使機(jī)器人的動(dòng)作具有彈簧般靈活性的控制技術(shù)，如果彈簧系統(tǒng)（阻抗增益）的參數(shù)設(shè)置得當(dāng)，則可以在準(zhǔn)確執(zhí)行示教動(dòng)作的同時(shí)降低接觸風(fēng)險(xiǎn)。

然而，在一般的阻抗控制中，很難在安全性和動(dòng)作準(zhǔn)確性之間做出權(quán)衡。此外，要完成一項(xiàng)任務(wù)，必須準(zhǔn)確地完成幾個(gè)連續(xù)動(dòng)作，如接近門把手、轉(zhuǎn)動(dòng)把手和開門，但每個(gè)動(dòng)作的最佳阻抗增益卻各不相同。

因此，該公司設(shè)計(jì)了一種兩階段方法。首先對所教的動(dòng)作序列進(jìn)行分段，以便于優(yōu)化參數(shù)，然后使用多目標(biāo)貝葉斯優(yōu)化法為每個(gè)分段找到最佳阻抗增益。

使用開發(fā)的方法學(xué)習(xí)阻抗控制參數(shù)的流程

開發(fā)的分割方法“IC-SLD（阻抗控制感知切換線性動(dòng)力學(xué)）”假設(shè)一系列機(jī)器人運(yùn)動(dòng)是通過組合阻抗控制假設(shè)的彈簧系統(tǒng)的多個(gè)運(yùn)動(dòng)方程來生成的，作為推斷未知的問題方程中的阻抗增益和方程的切換時(shí)間。在IC-SLD方法中，由于最小化了實(shí)際示教軌跡和預(yù)測軌跡之間的差異以獲得解，因此與傳統(tǒng)方法相比，可以實(shí)現(xiàn)適合優(yōu)化的分割。

IC-SLD 和傳統(tǒng)方法在開門任務(wù)中的分割結(jié)果 

接下來，我們利用先驗(yàn)知識(shí)通過貝葉斯優(yōu)化來搜索阻抗增益。通過使用 IC-SLD 輸出的阻抗增益的估計(jì)值作為候選解決方案，可以實(shí)現(xiàn)有效的優(yōu)化。使用模擬和實(shí)際設(shè)備進(jìn)行的評(píng)估表明，與傳統(tǒng)方法相比，可以在更短的時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)阻抗增益。

使用所開發(fā)的方法通過仿真和實(shí)際機(jī)器學(xué)習(xí)阻抗增益的結(jié)果。橫軸是試驗(yàn)次數(shù)，縱軸是綜合任務(wù)績效和安全性的指標(biāo)