将人形机器人移出研究实验室iCub3化身系统的演变
在过去的四年里，意大利热那亚理工学院( IIT-意大利理工学院)人工智能和机械智能 (AMI) 实验室的研究团队开发了先进的Avatar 技术，即iCub3 系统，正在对现实场景进行持续测试。该系统使操作员能够远程访问 300 公里外的地点，在活动和电视节目中娱乐公众，并参加国际挑战赛 ANA Avatar XPrize。在今天发表在《科学机器人》杂志上的一篇研究论文中，该小组强调了他们面临的挑战以及开发阿凡达系统所实施的解决方案。他们的方法强调了研究超越实验室限制并解决现实世界变化带来的困难的重要性，以便开发一个强大的人形机器人平台，使其很快成为经济和生产系统的一部分。iCub3 系统已经发展成为一种新型机器人，即 ergoCub 机器人，旨在最大限度地提高工作环境的可接受性。
意大利热那亚理工学院人工智能和机械智能 (AMI) 实验室的研究小组由意大利研究员Daniele Pucci协调，由大约 50 名研究人员组成。iCub3虚拟形象系统主要由机器人iCub3(20年前诞生于印度理工学院的iCub人形机器人的最后版本之一)和名为iFeel的跟踪人体运动的可穿戴技术组成。该化身系统的设计目的是促进人类操作员实现人形机器人，包括运动、操纵、声音和面部表情等方面，以及包括视觉、听觉、触觉、重量和触摸方式在内的综合感官反馈。它是由 IIT 与意大利国家工伤保险研究所 (INAIL) 合作开发的。
IIT研究小组在三个不同的真实场景中测试并定制了iCub3化身系统。
2021 年 11 月，在第一次测试中，位于热那亚的一名人类操作员控制了双年展(距离约 300 公里)的化身，可以远程参观意大利艺术展览。面临的挑战是在有限的测试时间内确保两个站点之间稳定的远程通信。此外，考虑到艺术展览的微妙性，机器人的运动以及与周围环境的互动必须谨慎和安全。Pucci 的团队利用 IIT 的可穿戴 iFeel 套装来跟踪操作员的身体动作，化身系统将这些动作传输到的 iCub3 机器人上，使其能够复制用户在热那亚的动作。操作员对机器人的身体部位进行精确控制，包括手指和眼睑。此外，还采用了定制触觉设备，使操作员能够感受到来自远程位置的拥抱。传输通过标准光纤互联网连接进行流式传输，导致大约一百毫秒的延迟。
2022 年 6 月，第二次测试在意大利数字创新节We Make Future Show上进行，带来了额外的挑战。热那亚的操作员控制了位于里米尼(约 300 公里外)音乐节场地的机器人。该机器人的任务是在大约 2000 名观众面前的剧院舞台上接收和运输人员的有效负载。演出是在相当大的电磁干扰下现场进行的。印度理工学院的研究小组引入了专门的触觉设备，使操作员能够感知机器人所承受的重量，并增强了机器人的表达能力，因为它必须娱乐观众。
2022 年 11 月，整个架构在洛杉矶举行的全日空航空公司 (ANA) Avatar XPrize竞赛中展示。比赛场地类似于从火星或另一个遥远星球拍摄的全景图，表明太空探索是化身未来的潜在应用。每个化身均由不属于研究团队的人员操作，并且需要在比赛前进行培训;此外，他们只有 25 分钟的时间来完成 10 项不同的任务。iCub3 机器人必须在有限的时间内执行繁重的任务，这种情况将机器人推向了极限。印度理工学院团队为机器人的双手配备了传感皮肤，使其能够感知被操纵物体的纹理。机器人控制设计尽可能直观，使操作员能够直接控制所有机器人部件和功能。例如，操作员可以通过原地行走来控制机器人的运动，从而增强身临其境的感觉。
Daniele Pucci 团队获得的经验对于将 iCub3 化身系统转变为新型机器人ergoCub 机器人至关重要，该机器人旨在最大限度地提高工作环境中的可接受性。印度理工学院目前正在开发新型人形 ergoCub，旨在最大限度地减少工业和医疗保健工作人员在协作任务中的风险和疲劳。
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