当前位置:

首页 > 业界资讯 > 中国学者开发看护机器人仿真环境,还做了真人实验,获IROS 2022最佳论文之一

中国学者开发看护机器人仿真环境,还做了真人实验,获IROS 2022最佳论文之一

10月23日-27日,机器人顶会IROS2022在日本京都举行。大会共收到了来自全球57个国家和地区的3579篇论文投稿,最终接收了1716篇,接收率达到了47.9%。其中,来自上海交通大学的卢策吾团队与康奈尔大学、哥伦比亚大学的研究者联合推出了看护机器人仿真环境RCareWorld。这项工作获得IROS2022会议六个最佳论文奖项之一的最佳RoboCup论文。两篇BestRoboCup论文。图源:Twitter@ctwy论文地址:https://arxi

10 月 23 日 - 27 日,机器人顶会 IROS 2022 在日本京都举行。大会共收到了来自全球 57 个国家和地区的 3579 篇论文投稿,最终接收了 1716 篇,接收率达到了 47.9%。

中国学者开发看护机器人仿真环境,还做了真人实验,获IROS 2022最佳论文之一

其中,来自上海交通大学的卢策吾团队与康奈尔大学、哥伦比亚大学的研究者联合推出了看护机器人仿真环境 RCareWorld。这项工作获得 IROS 2022 会议六个最佳论文奖项之一的最佳 RoboCup 论文。

两篇 Best RoboCup 论文。图源:Twitter@ctwy

  • 论文地址:https://arxiv.org/pdf/2210.10821.pdf
  • Github 地址:https://github.com/empriselab/RCareWorld
  • 论文主页:https://emprise.cs.cornell.edu/rcareworld/

据 WHO 数据显示,世界上有 1.9 亿人具有不同程度的行动限制,且需要看护人员的帮助才能获得较高的生活质量。目前,世界主要国家逐渐进入不同程度的老龄化社会,对护理人员的需求急剧上升,而相关人才的培养需要长期的投入,因此,设计看护机器人是可能的解决方案。

但是,看护机器人领域的发展面临着重重困难,比如:

1. 前沿研究者缺少被看护者和看护人员的第一人称真实需求的研究积累(任务、算法、数据)。

2. 真实机器人本体的开发、部署、运行和维护所需要的开销也十分高昂。

3. 该领域研究的实验需要在理解被看护者日常活动需求后,有针对性地进行改造,大大增加研究成本。

因此,一个能高度拟真看护场景的仿真平台,能大大降低进入该研究领域的门槛,使得该领域的研究更容易展开和学术同行间比较。

和以往用于通用机器人的仿真环境不同,RCareWorld 团队同时吸取了来自看护场景相关人员,和机器人研究学者的建议,对机器人所需学习的技能、虚拟人建模、活动场景设计、功能性接口等提供了充分的支持。

机器人看护技能

作者在仿真环境中对常见的看护任务进行了基准测试:喂食、穿衣、擦拭身体、四肢重摆、帮助移动、帮助上卫生间等。

中国学者开发看护机器人仿真环境,还做了真人实验,获IROS 2022最佳论文之一

此外,作者进行了两个真实世界实验:

1. 将擦拭身体这个任务中学到的策略直接迁移到真机实验中。

中国学者开发看护机器人仿真环境,还做了真人实验,获IROS 2022最佳论文之一

2. 真实世界中的社交看护任务:作者用行为树编程的 NAO 机器人作为教练,通过 VR 界面来指导被看护人员的肢体复健。

中国学者开发看护机器人仿真环境,还做了真人实验,获IROS 2022最佳论文之一

完整虚拟人建模:肌肉骨骼、软组织、关节活动范围 

肌肉骨骼系统

人体的肌肉骨骼系统,会接收来自神经系统的激活信号,以此决定对肌肉的收缩或舒张,从而带动骨头关节的运动。该过程,作者使用 Hill-type 肌肉模型建模,参考来自 OpenSim 数据库的相关数据,完成肌肉在人体模型的设置。

中国学者开发看护机器人仿真环境,还做了真人实验,获IROS 2022最佳论文之一

中国学者开发看护机器人仿真环境,还做了真人实验,获IROS 2022最佳论文之一

软组织

另一方面,当人体关节运动时,会造成表面软组织形变,作者用基于 XPBD 的仿真技术对这一部分进行了建模。这些软组织,不仅存在于表面,还存在于口腔。在口腔中,作者对舌头也进行了建模。如图,当草莓放到人的口腔中,他的舌头随之形变。

中国学者开发看护机器人仿真环境,还做了真人实验,获IROS 2022最佳论文之一

关节活动范围

当人受到一些损伤,如脊椎损伤(C1-C3, C4-C5, C6-C7)、脑瘫、半身麻痹、脑中风等,身体关节的活动性会受到极大的影响,运动模式也会发生变化。作者根据来自临床的数据,建模了人体受到此类损伤后对应的关节活动。

中国学者开发看护机器人仿真环境,还做了真人实验,获IROS 2022最佳论文之一

活动场景:无障碍性的三个层次

根据活动场景的无障碍性,给场景分出三个等级:

  • 常规(L1):此时不需要进行改造。
  • 部分无障碍(L2):此时部分物体需被移除,使用不便的工具或部件需被替换,如旋转式的门把手需被替换成按压式,或门整个替换成滑动门。
  • 完全无障碍(L3):此时所有活动区域都应是可通过和可到达的,可能要涉及楼梯、过道加宽,上悬橱柜下拉,台面下方掏空等改造。

全面的修改方案参考自《通用设计指南》(Universal Design Manual)。根据《通用设计指南》的指导,作者修改了 16 套房子。房子模型选自 Matterport3D 数据集,总共包括 17 个厨房、17 个客厅、59 间卧室、16 个餐厅、70 间浴室、18 个休息室和 41 个其它房间。在房子中合适的区域,都配有病床、病人吊索、轮椅等医疗辅助设备。

中国学者开发看护机器人仿真环境,还做了真人实验,获IROS 2022最佳论文之一

功能性接口:模型、传感、交互接口

根据机器人研究学者的建议,仿真环境应该:

1. 支持控制常见的看护机器人模型:包括 HSR、Stretch、Nao、Fetch、Kinova、Franka、UR 等。

中国学者开发看护机器人仿真环境,还做了真人实验,获IROS 2022最佳论文之一

2. 提供多模态传感:RGB,深度、LiDAR、关节和末端力传感、全臂触觉感知。

中国学者开发看护机器人仿真环境,还做了真人实验,获IROS 2022最佳论文之一

中国学者开发看护机器人仿真环境,还做了真人实验,获IROS 2022最佳论文之一

中国学者开发看护机器人仿真环境,还做了真人实验,获IROS 2022最佳论文之一

3. 具有多种交互控制界面和接口,支持规划、控制和学习算法,便于开发者使用:Python、ROS、VR。

上海交大推出具身智能平台RobotFlow/RFUniverse

RCareWorld 项目基于 RFUniverse 仿真平台开发。RFUniverse 是由上海交通大学卢策吾教授团队发起推出的具身智能平台 RobotFlow 旗下的多物理机器人仿真平台。该仿真平台支持包括食物切割、衣服折叠等任务在内的高级机器人操作任务。对刚体、关节体、柔性体、流体等物体类型提供支持。上海交通大学MVIG卢策吾团队,长期研究具身智能,计算机视觉,团队在《自然》,《自然. 机器智能》,TPAMI,ICRA,IROS上发表论文一百多篇,形成GraspNet(Anygrasp),Aphapose,HAKE等知名机器人学习,计算机视觉系统。

现已开源:https://github.com/mvig-robotflow/pyrfuniverse

RCareWorld 论文共同第一作者徐文强博士是该系统核心人员。

共同第一作者介绍

叶若琳,上海交通大学电子系本科,康奈尔大学计算机系一年级在读博士生,师从 Tapomayukh Bhattacharjee 教授。研究方向为人与机器人交互。RCareWorld 的主要工作完成于她在上海交通大学 MVIG 实验室(导师卢策吾)实习期间。

徐文强,上海交通大学 MVIG 实验室四年级在读博士生,师从卢策吾教授。研究方向为具身智能。在实验室内领导 RobotFlow 项目,其中包括多物理机器人仿真平台 RFUniverse,该项目是 RCareWorld 的基础。

  • RobotFlow 项目:https://robotflow.ai
  • RFUniverse 平台:https://sites.google.com/view/rfuniverse
本文内容来源于互联网,如有侵权请联系删除。
作者最新文章
业界资讯 机器人
相关文章 更多
贾跃亭的FF机器人亮相CBS、引爆街头:借势世界杯“轻巧破圈”
贾跃亭的FF机器人亮相CBS、引爆街头:借势世界杯“轻巧破圈”

法拉第未来EAI机器人亮相洛杉矶世界杯庆典,被CBS报道,实现零广告费破圈。目前推出三大系列机器人,截至5月累计交付137台,年度目标上调至1500台。近期获7000万美元融资,将发布机器人教育生态战略,加速物理AI领域布局。

启元机器人加速线下布局:亚洲首店落子深圳,上海全球首店同步筹备
启元机器人加速线下布局:亚洲首店落子深圳,上海全球首店同步筹备

启元机器人加速线下布局,亚洲首店已在深圳卓悦中心设围挡,上海全球首店同步筹备,西安等地也在推进中。作为上纬新材在消费级具身智能领域的核心载体,其聚焦个人机器人赛道,研发投入同比增长超500%。

【城事】001,世界会客厅首位机器人员工上岗
【城事】001,世界会客厅首位机器人员工上岗

6月16日,世界会客厅迎来首位智能导览员——编号001的人形机器人正式上岗。它身高约1.7米,通体银白,可提供多语种讲解、智能引导与互动问答,致力于提升智慧化参观体验。同日,世界会客厅举办了年度品牌日暨首秀5周年纪念活动。

300名截肢患者,正在变成机器人的触觉训练师
300名截肢患者,正在变成机器人的触觉训练师

约300名截肢患者日常使用仿生手产生的触觉与运动数据,被PSYONIC用于机器人灵巧手训练,通过“真实到真实”迁移绕过仿真环节,将人类操控经验直接迁移至机器人。已与ABB、NVIDIA合作探索汽车制造等工业场景,但数据规模与可靠性仍需验证。

香港中文大学、上交大联合研究团队让机器人
香港中文大学、上交大联合研究团队让机器人"看"懂人类双手动作

ACE-Ego-0框架将人类双手视频与机器人数据统一到头部摄像头坐标系,通过形态条件化和可靠性加权损失处理结构差异与噪声。在超6000小时数据上预训练,于仿真和真实双臂机器人测试中刷新多项基准,平均成功率72.8%,真实任务达78.3%。

暑期回国研学新选择:北上深杭科技之旅,让孩子边玩边学收获满满
暑期回国研学新选择:北上深杭科技之旅,让孩子边玩边学收获满满

暑期科技研学聚焦北京、上海、深圳、杭州,项目涵盖京东智能物流、小米汽车工厂、火箭制造、3D打印、机器人、无人机、航天及大飞机总装等,让孩子深入体验智能制造,实现沉浸式职业启蒙。

顺丰同城机器人末端运力上线 助力肯德基“车速取”体验升级
顺丰同城机器人末端运力上线 助力肯德基“车速取”体验升级

顺丰同城上线机器人末端运力,与肯德基“车速取”合作,实现即停即取。机器人独立承担门店与路边取餐点间短途接驳,替代店员跑腿,推动无人物流从室内走向室外场景,拓宽服务半径。

活力中国调研行|在智造一线,看机器人“结”新硕果
活力中国调研行|在智造一线,看机器人“结”新硕果

天津机器人产业加速爆发,水下助推器、高速分拣并联机器人及人形取货机器人等应用场景涌现。智能机器人已列重点产业链,前4个月规上企业产值同比增长12.8%,产业生态逐步构建。

国家医保局:为“远程手术”等辅助操作统一价格立项
国家医保局:为“远程手术”等辅助操作统一价格立项

国家医保局发布指南,为3D打印、手术机器人、远程手术等辅助操作统一价格立项,按技术精度分类定价,鼓励用于高难度手术。机械臂耗材费用纳入定价,降低患者支出;首次设立远程手术辅助操作费;要求医疗数据及设备日志本地存储并实时上传,否则核减价格。

讯飞星火API文档持续完善,HTTP与WebSocket双路径降低开发接入门槛
讯飞星火API文档持续完善,HTTP与WebSocket双路径降低开发接入门槛

讯飞星火更新文档中心,提供HTTP与WebSocket两套接口,降低开发接入门槛。HTTP适用于服务端场景,WebSocket支持流式实时交互。文档详列请求地址、鉴权、参数及示例代码,补充上下文传递、报错处理等细节,明确模型参数边界,有效降低试错与评估成本。

查看更多
精品专题 更多
装机必备
装机必备

正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

Windows
Windows

正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

macOS软件
macOS软件

正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

Mac软件 更多
灵活计算器
灵活计算器
macOS/iOS/Android

灵活计算器是一款笔记式算数应用,支持实时计算、动态关联和云端同步功能。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

赤友清理大师
赤友清理大师
macOS

赤友清理大师是一款为 Mac 设计的智能清理优化工具,可精准扫描垃圾、大文件、重复文件等,释放磁盘空间。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

极度公式
极度公式
Windows/macOS/Linux

极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

WINDOWS 更多
Windows 10
Windows 10
Windows

Windows 10 是一款微软推出的经典操作系统,拥有硬件兼容性与多任务处理能力。它更偏向把系统状态查看和常用调节动作放在一起,适合需要持续观察和微调设备状态的场景。

极度公式
极度公式
Windows/macOS/Linux

极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

密码键盘
密码键盘
Windows/macOS/iOS/Android

密码键盘是一款兼具安全性与便捷性的高效密码管理器。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。