日本語タイトル#
視覚に基づく四足ロボットのマニピュレータの共有制御遠隔操作方式
英文タイトル#
A Vision-Based Shared-Control Teleoperation Scheme for Controlling the Robotic Arm of a Four-Legged Robot
日本語摘要#
危険で遠隔な環境において、ロボットシステムは重要なタスクを実行し、安全性と効率を向上させる必要があります。その中で、マニピュレータを備えた四足ロボットは、複雑な操作に対して機動性と多機能性を提供します。しかし、統合された障害物検出と直感的なマニピュレータ制御方法が欠如しているため、四足ロボットの遠隔操作は困難であり、制限されたまたは動的に変化する作業空間では衝突リスクが増加します。ジョイスティックやタッチパッドを介した遠隔操作は直感的でない場合があり、その複雑さから高い専門知識を要求し、最終的にはオペレーターに高い認知負担をもたらします。この課題に対処するために、人間の腕の動きをロボットのマニピュレータに直接マッピングする遠隔操作アプローチが、よりシンプルでアクセスしやすい解決策を提供します。本研究は、外部カメラと機械学習ベースのモデルを利用してオペレーターの手首の位置を検出する視覚に基づくポーズ推定パイプラインを活用した直感的な遠隔制御を提案します。このシステムは、手首の動きをロボットの腕のコマンドにマッピングし、リアルタイムでロボットの腕を制御します。軌道プランナーは、障害物やロボットの腕自体との衝突を検出し防止することで、安全な遠隔操作を確保します。このシステムは実際のロボットで検証され、リアルタイム制御における堅牢な性能を示しました。この遠隔操作アプローチは、安全性、精度、使いやすさが重要な産業用途に対してコスト効果の高い解決策を提供し、高リスク環境における信頼性のある直感的なロボット制御を確保します。
英文摘要#
In hazardous and remote environments, robotic systems perform critical tasks demanding improved safety and efficiency. Among these, quadruped robots with manipulator arms offer mobility and versatility for complex operations. However, teleoperating quadruped robots is challenging due to the lack of integrated obstacle detection and intuitive control methods for the robotic arm, increasing collision risks in confined or dynamically changing workspaces. Teleoperation via joysticks or pads can be non-intuitive and demands a high level of expertise due to its complexity, culminating in a high cognitive load on the operator. To address this challenge, a teleoperation approach that directly maps human arm movements to the robotic manipulator offers a simpler and more accessible solution. This work proposes an intuitive remote control by leveraging a vision-based pose estimation pipeline that utilizes an external camera with a machine learning-based model to detect the operator's wrist position. The system maps these wrist movements into robotic arm commands to control the robot's arm in real-time. A trajectory planner ensures safe teleoperation by detecting and preventing collisions with both obstacles and the robotic arm itself. The system was validated on the real robot, demonstrating robust performance in real-time control. This teleoperation approach provides a cost-effective solution for industrial applications where safety, precision, and ease of use are paramount, ensuring reliable and intuitive robotic control in high-risk environments.
文章ページ#
視覚に基づく四足ロボットのマニピュレータの共有制御遠隔操作方式
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