多机器人系统、人机交互与软件

遥操作(交互模式)

若把遥操作看作一种与机器人交互的方式,它就是这样一种模式:人实时操纵着机器,而机器人充当人在远处的手和眼。操作者观看从机器人摄像头与传感器传回的实时画面,并发出指令——移动摇杆、挥动自己的手臂、握紧手柄——机器人则在别处照样做出来。在人与机器人各种协作的方式中,这一种让人时时刻刻牢牢坐在驾驶位上,而不是把一个目标交给机器人后便退到一旁。

让这种模式棘手的,是人要闭合的那个环:看见、决定、下令、观察结果、再修正。有两样东西能打断这个环。其一是延迟——从发出指令到看见它起了什么作用之间的滞后。哪怕只有三分之一秒,也会把流畅的操控变成令人沮丧的“过度修正再等待”的来回折腾;而在很远的距离上,比如发往火星上的机器人,这种滞后要严重得多。其二是反馈:远端操作者感受不到机器人抓得多紧、推得多用力,除非系统特意把那股力回传给他,往往是通过一个会反推手部的控制器。良好的力反馈,可能就是“捏破一只蛋”与“捏碎一只蛋”之间的区别。

正因为纯粹时时刻刻的操控如此费神,真实的系统通常会把它与自主性掺在一起,这便称作共享控制。人提供意图——“去那个阀门”“抓住那个把手”——而机器人补上那些又快又琐碎的细节,在人的两次指令之间自行保持稳定、避开显而易见的差错。这样的分工,让一名操作者去照看一台、甚至好几台机器人,都比赤裸裸的遥操作要舒坦得多;它也巧妙地化解了延迟,因为机器人能在等待下一条指令时自己保住安全。

外科医生在操作台前移动两个手部控制器,患者体内的微小器械便随之做出镜像般的动作;当器械碰到组织时,控制器会反推回来,于是医生便能感觉到机器人所触碰到的东西。

实时操控加上力反馈,让操作者的技艺,触及其身体无法抵达的地方。

把机器人感受到的触碰与阻力回传到操作者的控制器上,称作触觉反馈;它把单向的指令流变成一段操作者能“摸”得到的双向对话。

又称
remote controlshared control共享控制