Robo-Perception #6 – Robohub

출처: OpenAI의 DALL·E 2 메시지와 함께 “커피숍에서 노트북으로 뉴스를 읽는 로봇의 초현실적 이미지”

로봇공학 뉴스 업데이트인 Robo-Insight의 여섯 번째 버전에 오신 것을 환영합니다! 이 게시물에서 우리는 이 분야의 다양한 새로운 발전을 공유하고 의료, 보철, 로봇 유연성, 관절 운동, 작업 성능, 인공 지능 설계 및 가정 청소와 같은 분야에서 로봇의 발전을 강조하게 된 것을 기쁘게 생각합니다.

간호사를 돕는 로봇

의료계에서 독일 연구자들은 간호사가 환자 치료와 관련된 신체적 스트레스를 완화할 수 있도록 설계된 로봇 시스템을 개발했습니다. 간호사는 병상에 누워 있는 환자를 돌볼 때, 특히 환자의 자세를 바꾸는 등의 작업 중에 높은 신체적 요구에 직면하는 경우가 많습니다. 그들의 작업은 로봇 기술이 환자를 측면 위치에 원격으로 고정함으로써 이러한 작업을 어떻게 지원할 수 있는지 탐구합니다. 그 결과, 시스템이 간호사의 작업 자세를 평균 11.93% 개선했으며 사용하기 쉬운 것으로 평가되었습니다. 이 연구는 의료 환경에서 간병인을 지원하고 간호사의 근무 조건과 환자 치료를 개선할 수 있는 로봇공학의 잠재력을 강조합니다.

연구에 사용된 환자실 레이아웃. 분수.

생체 공학적 수동 제어를 향상시키는 로봇

의료 관련 초점을 유지하면서 수많은 유럽 기관의 연구자들은 최근 로봇 보철 기술 분야에서 상당한 진전을 이루었습니다. 신경근골격 보철물, 즉 사용자의 신경계 및 골격계에 직접 연결된 생체공학 손을 더 작은 크기의 사람에게 성공적으로 이식했습니다. . – 팔꿈치 절단. 이 성과에는 요골과 척골에 티타늄 임플란트를 배치하고 절단된 신경을 유리 근육 이식편으로 옮기는 수술 절차가 포함되었습니다. 이러한 신경 인터페이스는 보철물과 사용자 신체 사이의 직접적인 연결을 제공하여 보철물 기능을 향상시키고 삶의 질을 향상시킵니다. 그들의 연구는 안정적인 신경 제어와 편안한 일상 사용을 통해 절단 환자의 삶을 개선할 수 있는 고도로 통합된 보철 장치의 잠재력을 보여줍니다.

환자에게 완전히 통합된 인간-기계 인터페이스의 구성표와 엑스레이. 분수.

소프트 로봇 공학의 강화 학습.

소프트 로봇 공학에 초점을 맞춘 멕시코 국립폴리테크닉연구소(Nationwide Polytechnic Institute of Mexico)와 코아우일라 자치대학교(Autonomous College of Coahuila)의 연구원들은 공압 구동 소프트 로봇의 모터 제어를 위해 강화 학습(Reinforcement Studying, RL)을 사용하는 접근 방식을 제안했습니다. 가변 밀도를 갖는 연속 매체로 모델링되었습니다. 이 방법에는 Lipschitz 섭동을 받는 3D 소프트 로봇의 작업을 추적하도록 설계된 연속 시간 Actor-Critic 체계가 포함됩니다. 그들의 연구에서는 시스템의 중요한 구성 요소에 있는 신경 가중치에 대한 보상 기반 시간차 메커니즘과 불연속 적응 접근 방식을 도입했습니다. 전반적인 목표는 RL이 소프트 로봇의 복잡하고 불확실하며 변형 가능한 특성을 제어하는 ​​동시에 물리적 시스템의 중요한 요구 사항인 실시간 제어의 안정성을 보장할 수 있도록 하는 것입니다. 이 연구는 소프트 로봇이 제기하는 고유한 과제를 관리하는 데 RL을 적용하는 데 중점을 둡니다.

유연한 원통형 로봇의 다양한 왜곡. 분수.

10대 크기의 휴머노이드 로봇

인간-로봇 상호 작용으로 나아가 텍사스 대학교 오스틴 인간 중심 로봇 연구소의 연구원들은 Apptronik과 협력하여 설계한 DRACO 3라는 10대 크기의 휴머노이드 로봇을 공개했습니다. 인간 환경에서 실용적으로 사용하도록 설계된 이 로봇은 근위부 작동 기능을 갖추고 있으며 하체에 롤링 접촉 메커니즘을 사용하여 광범위한 직립 자세가 가능합니다. WBC(Entire Physique Controller)는 DRACO 3의 복잡한 변속기를 관리하기 위해 개발되었습니다. 이 연구는 실용성과 성능에 중점을 두고 구름 접촉 관절이 있는 휴머노이드의 개발 및 제어에 대한 통찰력을 제공합니다.

무릎의 롤링 접촉 관절을 보여주는 다이어그램입니다. 초기 설정(왼쪽) 및 사후 각도 변위(오른쪽). 분수.

로봇이 성능에 미치는 영향

심리학으로 초점을 옮겨 베를린 공과대학(Technische Universität Berlin)의 연구자들은 최근 인간-로봇 팀의 사회적 빈둥거림 현상을 조사했습니다. 사회적 태만은 혼자 일하는 것에 비해 팀 환경에서 개인의 노력이 감소되는 것을 말합니다. 이 연구에서 참가자들은 한 그룹은 혼자 작업하고 다른 그룹은 로봇 파트너와 함께 회로 기판에 결함이 있는지 검사했습니다. 보드에 결함을 표시하는 신뢰할 수 있는 로봇이 있음에도 불구하고 로봇과 함께 작업하는 참가자는 혼자 작업하는 참가자에 비해 결함을 적게 식별하여 인간-로봇 팀에서 사회적 빈둥거림이 발생할 가능성을 시사합니다. 이 연구는 인간-로봇 협업과 관련된 과제와 그것이 개인의 노력과 성과에 미치는 영향을 조명합니다.

혼자 일하는 것과 로봇과 함께 일하는 것의 결과. 분수.

AI가 디자인한 로봇

노스웨스턴 대학교(Northwestern College) 연구진은 로봇 설계에 초점을 맞춰 처음부터 로봇을 설계하는 인공 지능 시스템을 개발했습니다. 이를 통해 자연이 수십억 년이 걸리는 작업인 걷는 로봇을 몇 초 만에 만들 수 있습니다. 이 AI 시스템은 전력 소모가 많은 슈퍼컴퓨터나 대규모 데이터 세트에 의존하지 않고 경량 개인용 컴퓨터에서 실행되므로 독특한 모양의 로봇을 빠르게 설계할 수 있는 잠재력을 제공합니다. 시스템은 설계를 반복하고, 결함을 평가하고, 구조를 몇 초 만에 개선하는 방식으로 작동합니다. 이는 다양한 애플리케이션을 위해 전 세계에서 직접 작동할 수 있는 AI 설계 도구의 새로운 시대를 열어줍니다.

3D 프린터 디자인 로봇. 분수.

홈 정리를 위한 맞춤형 로봇

마지막으로 홈 로봇 분야에서는 스탠포드, 프린스턴, 컬럼비아 대학교, 구글의 연구진이 개인 취향에 따라 공간을 청소하도록 설계된 외팔 로봇인 TidyBot을 개발했습니다. TidyBot은 인터넷의 데이터로 훈련된 대규모 언어 모델을 사용하여 다양한 개체를 식별하고 배치할 위치를 파악하여 다양한 선호도에 맞게 사용자 정의할 수 있습니다. 실제 테스트에서 로봇은 물건의 약 85percent를 정확하게 저장할 수 있어 집안 정리가 크게 향상됩니다. TidyBot은 여전히 ​​개선의 여지가 있지만 연구원들은 이것이 가정 및 기타 환경에서 로봇을 더욱 다재다능하고 유용하게 만들 수 있는 큰 가능성을 가지고 있다고 믿습니다.

훈련중인 Tidybot. 분수.

다양한 분야의 현재 개발은 로봇 기술의 유연성과 지속적으로 발전하는 특성을 강조하여 광범위한 산업에 통합할 수 있는 새로운 가능성을 제시합니다. 로봇 공학 분야의 점진적인 확장은 확고한 의지를 반영하고 이러한 발전이 앞으로 가져올 결과에 대한 아이디어를 제공합니다.

출처:

Hinrichs, P., Seibert, Ok., Arizpe Gómez, P., Pfingsthorn, M. 및 Hein, A. (2023). 환자를 측면 자세로 고정하고 간호사의 신체적 부담을 줄이는 로봇 시스템입니다. 로봇공학, 12(5) Ortiz-Catalán, M., Zbinden, J., Millenaar, J., D’Accolti, D., Controzzi, M., Clemente, F., Cappello, L., Earley, EJ, Enzo Mastinu, Justyna Kolankowska, Munoz-Novoa, M., Stewe Jönsson, Njel, C., Paolo Sassu 및 Rickard Brånemark. (2023). 일상 생활에서 사용할 수 있는 신경 제어 및 피드백 기능을 갖춘 고도로 통합된 생체공학 손입니다. 로봇 과학 Pantoja-García, L., Parra-Vega, V., García-Rodríguez, R., & Vázquez-García, CE(2023). 새로운 배우: 연속 소프트 로봇을 위한 중요한 모터 강화 학습. Robotics, 12 (5) Bang, SH, González, C., Ahn, J., Paine, N. 및 Sentis, L.(2023년 9월 26일). 하반신에 구름접촉 관절을 갖춘 휴머노이드 로봇의 제어 및 평가. 테두리. Cymek, D.H., Truckenbrodt, A. 및 Onnasch, L.(2023년 8월 31일). 뒤로 기댈 것인가, 앞으로 기댈 것인가? 인간-로봇 팀의 사회적 빈둥거림을 탐구합니다. 테두리. 즉각적인 진화: AI는 몇 초 만에 처음부터 새로운 로봇을 설계합니다. (노스 다코타). Information.northwestern.edu. College, S. (2023년 10월 3일). 로봇은 맞춤형 방 청소를 제공합니다. 스탠포드 뉴스.