人机交互：匹配期望

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作者:

@小白创作中心

人机交互：匹配期望

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来源

https://imsystems.nl/zh-CN/human-robot-interaction-matching-expectations/

人形机器人有望彻底改变从制造业到医疗保健等众多行业，但它们的集成并非没有挑战。这些挑战的核心是增强技术能力和解决人类关注的问题（例如工作保障、安全以及与人工智能一起工作的不安）之间的微妙平衡。然而，有一些策略可以使人形机器人更容易被人类同事接受。确保机器人周围安全，易于互动具有并能够执行对人类具有挑战性的任务可以有所帮助。

本文件探讨了如何设计人形机器人技术的前沿进展，使其与人类需求紧密结合，确保这些机器人不仅能够创新，而且能够和谐地融入劳动力中。

1 – 使用可反向驱动的机器人执行器确保安全：

反向驱动能力：允许机器人的关节和执行器具有机械顺应性的设计功能，意味着人类操作员可以轻松操纵机器人。

人形机器人的反向驱动概念至关重要确保人机交互的安全。这种设计功能使机器人的关节和执行器具有机械顺应性，并且易于人类操作员移动。即使电源关闭或控制系统脱离。在机器人和人类密切合作的环境中，这种合规性至关重要，原因如下：

安全性：通过允许人类操作员轻松地超越机器人的动作，可以显着降低因意外动作而受伤的风险。
纠错：在运行过程中，如果机器人开始以非预期方式移动，操作员可以通过调整机器人的肢体进行物理干预。
直观交互：反向驱动能力促进人类和机器人之间更自然、直观的交互。操作员可以通过演示“教”机器人新的动作或任务。
灵活性和适应性：反向驱动机器人可以在人类指导下快速适应新情况，使其适用于从工业制造到个人护理的广泛应用。

2 – 模仿类人行为：

这款将类人的行为和表达融入机器人代表了机器人技术的重大进步，旨在弥合机器与人类之间的沟通差距。这种方法的重点是增强机器人表达情感和模仿人类表情（例如困惑或快乐）的能力。担任客户服务角色的机器人如果不理解请求，可能会表现出困惑的表情，促使客户更清楚地重新表述他们的问题。这就是为什么这种发展对于有效的人机交互至关重要：

增强沟通：当机器人能够表达情感时，它有助于用户更深入地理解，他们可以像人类互动一样解释这些线索。例如，表现出困惑的机器人可能会提示用户提供更具体的指示或帮助。
更强的同理心和信任：表现出类人情感的机器人可以引起人类用户的同理心，使他们更容易产生共鸣和值得信赖。这在医疗保健、教育或客户服务等环境中尤其重要，在这些环境中，融洽和信任感至关重要。
社会融合：机器人以适合社会的方式行事的能力对于其接受度和有效性至关重要。设计用于在社交环境中操作的机器人，例如家庭中的人形助理或商店中的客户服务机器人，特别受益于能够像人类一样进行互动。

将类人行为和表达融入机器人中，弥合了机器与人类之间的沟通鸿沟。这种能力在医疗保健、教育和客户服务、改善融洽关系并确保有效沟通方面尤其重要。

3 – 增强机器人任务的多功能性：

人形机器人目前仅限于相对基本的任务，但是他们的潜力远远超出了这些功能。将这些机器人发展成更加通用和动态的实体可以极大地改变劳动密集型和危险工作的处理方式。扩展人形机器人的功能以涵盖更广泛的活动可能包括：

在恶劣条件下工作：机器人可以在极端天气条件和温度下运行，这些条件下人类安全会受到威胁。例如：人形机器人可以部署在北极油田，那里的极端寒冷和偏远条件使人类作业充满风险且效率低下。
危险环境：它们可能部署在固有风险的环境中，例如矿山、炸弹处理场和海上石油钻井平台，这些地方发生事故和伤害的可能性很高。
救援任务：在灾难场景中，机器人可以执行连续的救援行动，不知疲倦地工作，直到所有人都安全为止。
重物搬运：机器人可以处理涉及重物搬运的任务，减少人类工人的体力压力。
重复性和精确性任务：它们可以接管需要高精度的单调工作，例如装配线工作，将人类从单调乏味和潜在错误中解放出来。
卫生工作：机器人可以执行不太理想的任务，例如清洁厕所和其他卫生工作，改善卫生状况并将人类从这些杂务中解放出来。
安全角色：他们还可以进行安全巡逻和监视，提供一致和警报的监控，而不会影响人类的疲劳。

为了实现这一目标，需要软件方面的重大进步，包括复杂的算法和适应性强的硬件系统。从液压执行器切换到电动执行器是今年已全面完成的第一步。

4 – 更长的服务班次以延长运营时间

人形机器人面临的一个主要挑战是其有限的电池寿命，这直接影响其长期使用的实用性。为了让这些机器人真正发挥作用，它们需要能够连续运行几个小时甚至几天，而无需频繁充电，尤其是在执行重要任务时。

为了克服这一障碍，关键技术进步至关重要：

改进的电池技术：开发更高容量的电池至关重要。电池化学和结构的进步可以带来更紧凑的电池，从而存储更多的能量，从而延长机器人一次充电的运行时间。
节能设计：提高机器人的能源效率同样重要。这包括优化软件以降低功耗、使用更轻的材料来最大限度地减少运动所需的能量，以及设计更高效的执行器。这些执行器应该进行优化，以防止因过热和振动而浪费能量，这对于最大限度地延长电池寿命至关重要。
多目标电池调度：传统充电系统通常按照严格的时间表运行，不考虑任务的优先级或时间安排。通过采用更灵活、自适应的充电系统，机器人可以优先考虑其能量储备来执行高度重要的任务。这种自适应调度不仅会考虑能量水平，还会考虑基于任务调度的预期需求，确保机器人在高峰时段保持运行而不会中断。

这意味着机器人可以根据预期需求和任务重要性智能管理其电力储备，从而延长关键任务期间的运行时间，例如夜间安全巡逻或时间紧迫的卡车装载。

5 – 实施软驱动：

软驱动：指在机器人技术中使用灵活、合规的材料和机制，以实现与环境的温和且适应性强的交互。

这个世界在很大程度上是为人类双手提供的温和而细致的互动而设计的，需要机器人手复制这种柔软性有效的。当机器人需要处理易碎物体或在靠近人类的地方工作时，软驱动系统对于机器人至关重要。因此，软驱动系统的开发增强了机器人在一系列应用中的可用性。以下是软驱动需要开发的材料列表：

鸡蛋——尽管视频中已经展示了一些人形机器人操纵鸡蛋，但这些演示尚未现场呈现。这就提出了这样的问题：这些动作是由人类预先编程的，还是由机器人的控制系统自动生成的。
玻璃器皿 - 车窗和精致的电子屏幕等物品需要小心处理。
新鲜农产品——葡萄、西红柿或浆果等水果很容易碰伤或压碎。
纺织品——丝绸或蕾丝等材料需要轻轻操作，以避免钩住或撕裂，这要求机器人的动作精确、平稳。
电子产品——微芯片或电路板等组件不仅体积小，而且对静电和压力敏感，这对电子行业的机器人来说尤其具有挑战性。
医疗样本 - 处理生物样本或化学化合物需要非常小心以保持其完整性，因为它们可能具有挥发性或容易被污染。

我们的环境需要人手提供细致入微的交互，因此机器人需要软驱动系统来处理精细的任务。这一领域的发展增强了机器人管理易碎物体或与人类密切合作的能力，这对于从医疗程序到处理敏感电子产品等应用至关重要。