Исследователь предлагает интерактивную кибер-физическую платформу человека (iCPH)

Профессор Эйити Ёсиды из Токийского университета науки предложил интригующую идею интерактивной кибер-физической платформы человека (iCPH).

Люди могут естественно выполнять различные сложные задачи, такие как сидение и подъем предметов. Однако эти действия включают различные движения и требуют множества контактов, что может оказаться сложным для роботов. iCPH может помочь решить эту проблему.

Понимание и генерация человеческих систем

Новая платформа может помочь понять и сгенерировать человеческие системы, которые используют различные контактные движения всего тела.

Работа была опубликована в Frontiers in Robotics and AI.

«Как следует из названия, iCPH объединяет физические и кибер-элементы для захвата человеческих движений», – говорит проф. Ёсида. «Пока гуманоидный робот действует как физический двойник человека, цифровой двойник существует как симулированный человек или робот в киберпространстве. Последний моделируется с помощью таких методов, как мышечно-скелетный и робототехнический анализ. Два двойника дополняют друг друга».

Проф. Ёсида решает несколько вопросов с помощью этой платформы, таких как:

• Как гуманоиды могут имитировать человеческое движение?
• Как роботы могут учиться и симулировать человеческое поведение?
• Как роботы могут взаимодействовать с людьми гладко и естественно?

Платформа iCPH

Первая часть платформы iCPH измеряет человеческое движение, количественно оценивая движение различных частей тела. Она также записывает последовательность контактов, сделанных человеком.

Платформа позволяет создать общее описание различных движений с помощью дифференциальных уравнений, а также сгенерировать сеть контактных движений. Гуманоид может затем действовать на основе этой сети.

Когда речь идет о цифровом двойнике, он учится сети с помощью моделей и методов машинного обучения. Эти два метода связаны между собой с помощью аналитического градиентного метода, и непрерывное обучение помогает роботам учиться, как выполнять последовательность контактов.

Третья часть платформы iCPH обогащает сеть контактных движений с помощью методов увеличения данных, прежде чем применить метод векторной квантования. Этот метод помогает извлечь символы, выражающие язык контактных движений, что позволяет генерировать контактные движения в неожиданных ситуациях.

Все это означает, что роботы могут исследовать неизвестные среды, взаимодействуя с людьми с помощью гладких движений и множества контактов.

Проф. Ёсида ставит три задачи перед платформой iCPH, связанные с общими дескрипторами, непрерывным обучением и символизацией контактных движений. Чтобы платформа iCPH была реализована, она должна научиться ориентироваться в этих задачах*.*

«Данные платформы iCPH будут опубликованы и применены к реальным проблемам для решения социальных и промышленных вопросов. Гуманоидные роботы могут освободить людей от многих задач, связанных с тяжелыми бременами, и улучшить их безопасность, например, при подъеме тяжелых предметов и работе в опасных средах», – говорит проф. Ёсида. «Платформа iCPH также может быть использована для мониторинга задач, выполняемых людьми, и помощи в предотвращении профессиональных заболеваний. Наконец, гуманоиды могут быть удаленно контролированы людьми через их цифровые двойники, что позволит гуманоидам выполнять крупные монтажные работы и транспортировку объектов».