使用传感器来改善人类和机器人一起行走的相互作用

生物机器人研究所Scuola Superiore Sant“Anna，Co-Robotics srl和谢菲尔德哈勒姆大学的研究人员最近提出了一种新的方法来改善人类和机器人在一起行走时的相互作用。他们的论文发表在MDPI的机器人杂志上，提出了使用可穿戴传感器作为改善在共享环境中移动的人和机器人之间的协作的手段。

最近的技术进步使机器人成为日常生活中广泛使用的助手。但是，要在大多数这些设置中表现良好，机器人应该能够无缝且有效地与人类用户进行交互。因此，研究人员一直在开发方法和技术，以提高机器人理解社会信号的能力并做出相应的反应。

在他们的研究中，该团队特别关注涉及人类和机器人一起行走或执行涉及在共享环境中站立和移动的任务的任务。他们的目标是开发一种方法，允许人类与机器人一起在给定空间内自然移动，而不需要两者之间的物理链接。

“本文提出使用可穿戴惯性测量单元(IMU)来改善人与机器人之间的相互作用，同时在没有物理链接的情况下一起行走，并且不限制人与机器人之间的相对位置，”研究人员在他们的论文中写道。

研究人员提出的方法需要使用IMU 传感器，IMU 传感器是测量和报告方向，速度和其他运动数据的电子设备，通常使用加速度计，陀螺仪和/或磁力计。这些传感器由人(例如在他们的鞋上)穿着而不会引起它们的不适，从而允许它们在其周围空间中自由移动。

IMU收集关于人类用户的运动和步态相关参数(例如步行速度，步幅，方位角等)的实时信息。随后，处理该数据并用于塑造机器人的运动，最终在两个代理之间创建更自然的交互。

研究人员建立了一个名为SensFoot的原型IMU系统，并在一系列涉及人类和机器人相互作用的实验中评估其准确性和有效性。他们招募了19名人类参与者并要求他们完成两项不同的任务，他们称之为“跟随任务”和“跟随我”任务。

首先，他们通过比较参考视觉系统计算的步行信息与IMU收集的数据得出的信息，验证了系统的准确性。随后，他们在真实的人机交互方案中测试了传感器。

“我们在两个不同的任务中试验了19名人类参与者，为与人类一起移动的移动机器人提供步态参数的实时评估，并研究了参与者的可行性和感知可用性，”研究人员写道。“结果显示了该系统的可行性，该系统获得了用户的积极反馈，为自然交互系统的开发提供了有价值的信息，其中机器人通过可穿戴传感器感知人体运动。”

研究人员进行的评估产生了非常有希望的结果，表明IMU的使用可以显着改善人类和在共享空间中移动的机器人之间的相互作用。此外，从测试传感器的参与者收集的反馈非常积极。在未来，研究人员提出的方法可以为更加自适应和高效的辅助机器人解决方案铺平道路，这些解决方案涉及IMU或其他传感器与机器学习算法的集成。

研究人员写道：“未来的工作涉及增强步行用户系统感知的可能性，提高提取参数的准确性，以及机器人的适应性，克服目前控制和整合的局限性。”

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