Ин таҳқиқот масъалаи амниятиро баррасӣ мекунад, ки ҳангоми он роботи одамшакл бо ду даст як табақро нигоҳ дошта, ашёҳои озод гузошташударо дар рӯи он аз дур интиқол медиҳад, бе он ки онҳо афтанд ё чаппа шаванд. Дар ин ҷо “nonprehensile transportation” шакли интиқолеро ифода мекунад, ки дар он ашёҳои интиқолшаванда аз ҷониби робот як-як гирифта намешаванд; балки бо истифода аз соиш, қувваи ҷозиба ва қувваҳои инерсионӣ дар рӯи табақ ё сатҳи борбардор дар мувозинат нигоҳ дошта мешаванд. Дар ин вазифа ҳудудҳои буғумҳо ва фазои кории робот, инчунин шартҳои налағжидан ва начаппидани ашёҳои рӯи табақ бояд ҳамзамон таъмин карда шаванд.

Муҳаққиқон ба ҷойи ворид кардани ин талаботи ба ҳам мухолиф ба як масъалаи бузурги оптимизатсия, меъмории сеқабатаеро бо номи Multiple-Constraint Safety-Critical Control Framework (MC-SCCF) таҳия кардаанд. Қабати болоӣ ҳангоми наздик шудани робот ба сарҳади фазои корӣ фармони суръати операторро ба таври бехатар филтр мекунад. Қабати миёна бо истифода аз Model Predictive Control (MPC) ҳаракати истинодии вобастаи мавқеъ–самтро тавлид мекунад, ки бояд лағжиш ва чаппашавии ашёҳои рӯи табақро пешгирӣ намояд. Қабати поёнӣ бошад бо истифода аз кинематикаи баръакси асосёфта ба QP ҳамоҳангии ду даст, ҳудудҳои буғумҳо, дурӣ аз ҳолатҳои сингулярӣ, пешгирии бархӯрди худӣ ва танзими камарро якҷо идора мекунад.

Барои арзёбии дастрасии фазои корӣ дар вақти воқеӣ, харитаҳои дискретии дастрасӣ, ки қаблан барои ҳар як даст сохта шуда буданд, тавассути шабакаи нейронии пурра пайваст ба модели миёнарави пайваста ва дифференсиатсияшаванда табдил дода шуданд. Дар як миллион позаи тасодуфии ҳадафии дудаста, дақиқии умумии механизми пешниҳодшудаи қароргирии дастрасӣ %97,86, precision %97,60 ва вақти миёнаи дархост 60 µs гузориш шудааст. Дар ҷустуҷӯи муфассали сарҳади фазои корӣ барои 10.000 санҷиш, каҷравии миёнаи масофа 2,26 cm ва вақти миёнаи ҳисоб 1,18 ms буд.

Дар таҷрибаҳои ҷисмонӣ 10 корбар бо роботи одамшакли дудаста кӯшиш карданд 14 ашёи рӯи табақро аз болои монеа гузашта ба минтақаи ҳадаф расонанд. Ҳар иштирокчӣ ҳар яке аз се режими идоракуниро чор маротиба истифода бурд ва дар маҷмӯъ 120 санҷиш анҷом дода шуд. MC-SCCF-и пешниҳодшуда ва режими стандартии хаттии CBF ба %100 муваффақияти вазифа расиданд, дар ҳоле ки режими No-SVF бе филтри суръати бехатар %82,5 муваффақият нишон дод. Вақти миёнаи вазифа барои MC-SCCF 76,8 сония, барои CBF-и стандартӣ 103 сония буд. Лағжиши умумии ашё дар режими No-SVF 121 mm; дар CBF-и стандартӣ 57,8 mm; ва дар MC-SCCF 60,9 mm буд.

Ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки MC-SCCF дар роботи одамшакли дорои пояи собит ва вазифаи муайяни интиқол, ки санҷида шудааст, тавонистааст байни амният ва равонии кор тавозуни муваффақ эҷод кунад. Бо вуҷуди ин, таҳқиқот танҳо 10 иштирокчӣ, як платформаи роботӣ ва як тарҳи асосии вазифаро истифода кардааст; пояи мобилӣ, роҳгардӣ, идоракунии мувозинати тамоми бадан ва таъхири алоқа, ки дар дохили модел ошкоро ба ҳисоб гирифта шавад, санҷида нашудаанд. Натиҷаҳоро ба ҳамаи платформаҳои роботҳои одамшакл ё ҳамаи вазифаҳои телеоператсия бевосита умумӣ кардан мумкин нест.

Аз нигоҳи Туркия: усул метавонад аз ҷиҳати техникӣ барои таҳқиқоти интиқоли маводи хатарнок, дахолати саноатии фосилавӣ, роботҳои саҳнаи офат ё манипулятсияи роботӣ дар муҳитҳое, ки наздикшавии мустақими инсон хатарнок аст, баррасӣ шавад. Аммо таҳқиқот дар ягон майдон, корхона ё платформаи роботии Туркия анҷом дода нашудааст. Барои татбиқи маҳаллӣ зарур аст, ки харитаҳои дастрасӣ барои кинематикаи роботи истифодашаванда аз нав сохта шаванд, параметрҳои соиш ва геометрии ашёҳои истифодашаванда аз нав муайян гарданд ва бо таъхирҳои воқеии алоқа дар шароити саҳроӣ тасдиқ анҷом дода шавад.

Чаро интиқоли бе гирифтан аз интиқоли классикии роботӣ мушкилтар аст?

Дар гирифтани классикӣ ашё тавассути ангуштҳо ё гиреҳи механикӣ ҷисман фишурда нигоҳ дошта мешавад. Дар интиқоли бе гирифтан бошад ашё аксаран танҳо дар рӯи табақ ё сатҳи ҳамвор меистад. Аз ин рӯ, байни ашё ва робот пайвасти механикие вуҷуд надорад, ки онро мустақиман маҳкам нигоҳ дорад.

Ҳангоми тезонидани робот ба ашё қувваи инерсионӣ таъсир мекунад. Агар шитоби паҳлӯӣ хеле баланд бошад, ашё метавонад лағжад. Агар табақ аз ҳад зиёд моил карда шавад ё шитоби кунҷӣ беназорат тағйир ёбад, ашё метавонад чаппа шавад. Аз ин рӯ мавқеъ, суръат, шитоби хаттӣ, самтгирии табақ ва шитоби кунҷии робот тағйирёбандаҳои мустақили идоракунӣ нестанд.

Ҳамзамон худи роботи одамшакл низ маҳдудиятҳои ҷисмонӣ дорад: буғумҳои даст набояд ба ҳадди ниҳоӣ расанд, ду даст набояд ба ҳам ё ба бадан бархӯранд, робот набояд ба ҳолати кинематикии сингулярӣ ворид шавад ва ду эффектор ҳангоми бурдани табақ бояд позаи нисбии собитро нигоҳ доранд.

Чаро ҳамаи маҳдудиятҳо ба як масъалаи оптимизатсия ворид карда нашудаанд?

Даъвои асосии таҳқиқот ин аст, ки ба як сатҳ овардани мустақими сарҳади фазои корӣ ва динамикаи ашё метавонад мушкил эҷод кунад. Вақте робот ногаҳон ба сарҳад мерасад, татбиқи маҳдудияти сахти классикӣ метавонад тағйироти тези суръат ё шитоб ба вуҷуд оварад. Дар ҳоле ки худи робот ҳифз мешавад, ашёи рӯи табақ метавонад аз сабаби ин ҳаракати ногаҳонӣ лағжад ё чаппа шавад.

Аз ин рӯ MC-SCCF маҳдудиятҳоро мувофиқи нақши физикии онҳо ба се қабат ҷудо мекунад:

CBF-и такмилёфта аз CBF-и хаттии классикӣ чӣ фарқ дорад?

Control Barrier Function (CBF) механизми математикии амният аст, ки вуруди идоракуниро маҳдуд мекунад, то система аз маҷмӯи бехатари иҷозатшуда берун наравад. Дар таҳқиқот маҷмӯи бехатар:

\[ C=\{x\in\mathbb{R}^n \mid h(x)\geq0\} \]

муайян шудааст. Дар ин ҷо \(h(x)\) масофаи боқимонда то сарҳади фазои корӣ дар самти ҷории ҳаракати ашё мебошад.

Шарти асосии барьер:

\[ \dot{h}(x)\geq-\alpha(h(x)) \]

аст. Дар равиши классикии хаттӣ \(\alpha(h)=\gamma h\) интихоб мешавад. Ин сохтор дар наздикии сарҳад бехатар аст; аммо агар робот бо суръати баланд ба сарҳад наздик шавад, дар лаҳзаи фаъол шудани маҳдудият метавонад қуллаи баланди шитоб ба вуҷуд ояд. Агар \(\gamma\) кам карда шавад, ин ҷавоб нармтар мешавад, вале робот хеле барвақттар аз сарҳад сустшавиро оғоз мекунад.

Функсияи порчавии пешниҳодшуда дар таҳқиқот:

\[ \alpha(h)= \begin{cases} \sqrt{2a_{\max}(h-0.5h_t)}, & h\geq h_t\\ \gamma h, & 0\leq h<h_t \end{cases} \]

ва барои пайвасти бефосилаи ду қисми он:

\[ \gamma=\sqrt{\frac{a_{\max}}{h_t}} \]

шарт истифода мешавад.

\(a_{\max}\) шитоби максималии иҷозатшудаи сустшавӣ ва \(h_t\) масофаи гузариш аз рафтори сустшавии доимӣ ба минтақаи CBF-и хаттӣ мебошад. Тибқи исботи муҳаққиқон, то даме ки барьер фаъол аст, бузургии шитоби сустшавӣ аз \(a_{\max}\) зиёд намешавад.

Сустшавии думарҳилагӣ чӣ маъно дорад?

Вақте система нисбатан дур аз сарҳад аст, сустшавии маҳдудшуда бо шитоби собит татбиқ мешавад. Ҳангоми хеле наздик шудан ба сарҳад ба минтақаи CBF-и хаттӣ мегузарад ва суръат ба таври экспоненсиалӣ ба сифр наздик мешавад. Бо ин роҳ мақсад аз истодани ногаҳонии робот дар сарҳад пешгирӣ карда, онро идорашаванда суст кардан аст.

Барои суръати баланди оғоз масофаи назариявии тормоз, ки дар манбаъ дода шудааст:

\[ D_{dec}= \frac{\|\dot{x}\|^2}{2a_{\max}}+ \frac{1}{2}h_t \]

муайян шудааст. Агар суръати оғоз аз ҳадди \(\sqrt{a_{\max}h_t}\) паст бошад, танҳо минтақаи наздикшавии экспоненсиалӣ истифода мешавад:

\[ D_{dec}= \|\dot{x}\| \sqrt{\frac{h_t}{a_{\max}}} \]

Ин формулаҳо танҳо муносибатҳои масофаи тормоз мебошанд, ки бо фарзияи собит мондани самти ҳаракат дода шудаанд.

Робот аз куҷо медонад, ки сарҳад дар куҷост?

Дар роботҳои одамшакли дудаста кафолат дода намешавад, ки нуқтае, ки як даст мерасад, ҳамзамон барои ҳар ду даст дастрас бошад. Позаи ҳадафии ду даст ба ҳам вобаста аст ва конфигуратсияи камар дастрасии ҳар ду дастро якбора тағйир медиҳад.

Аз ин рӯ муҳаққиқон барои ҳар як даст харитаи дискретии сеченакаи дастрасӣ сохтанд. Фазои мавқеъ ба voxel-ҳои дорои канори 5 cm тақсим карда шуд. Дар ҳар мавқеи voxel бо истифода аз 40 меҳвари гуногуни гардиш ва 18 кунҷи гуногун 720 самтгирӣ пурсида шуд.

Барои ҳар даст ибтидо 68.921 намунаи фазоӣ вуҷуд дошт. Пас аз хориҷ кардани нуқтаҳои дорои дастрасии сифр, барои дасти чап 30.757 ва барои дасти рост 30.753 намунаи дуруст боқӣ монд. Онҳо ба %70 омӯзиш ва %30 санҷиш тақсим шуданд.

Шабакаи нейронии дастрасӣ чӣ гуна сохта шудааст?

Модели миёнарави дифференсиатсияшаванда шабакаи нейронии пурра пайваст аст, ки мавқеи сеченакаи эффекторро ҳамчун вуруд қабул карда, холҳои пайвастаи дастрасиро бармегардонад.

Расми 3 дар саҳифаи 11 сатҳи воқеии дискретии дастрасӣ ва пешгӯии пайвастаи шабакаро дар буришҳои гуногун рӯйи ҳам нишон медиҳад. Манбаъ қайд мекунад, ки хатои мувофиқат дар буришҳои нишон додашуда аз 0,15 камтар аст.

Буғуми камар дар дастрасӣ чӣ гуна истифода мешавад?

Азбаски модели миёнарав дифференсиатсияшаванда аст, градиенти \(\nabla\hat{R}(P)\), ки нишон медиҳад дар кадом самт мавқеи ҳадаф дастрастар мешавад, ҳисоб карда мешавад. Муҳаққиқон ин градиентро ҳамчун қувваи виртуалии ҷозиба истифода бурда, конфигуратсияи камарро ба таври итеративӣ нав мекунанд.

Градиентҳои дастрасии дасти чап ва рост тавассути Jacobian-ҳои дахлдори камар ба буғуми камар гузаронида мешаванд. Ҳангоми наздикшавии итератсия конфигуратсияи ҳосилшудаи камар дубора дар харитаи воқеии дискретии дастрасӣ пурсида мешавад. Бо ин роҳ шабакаи нейронӣ на ҳамчун қарордиҳандаи охирини “дастрасии воқеӣ”, балки ҳамчун роҳнамои зуд барои ҷустуҷӯ истифода мешавад.

Чаро Predicted Stopping Pose ҳисоб карда мешавад?

Ҷустуҷӯи масофаи дақиқ то сарҳади фазои корӣ дар ҳар даври идоракунӣ метавонад бори нолозими ҳисобӣ эҷод кунад. Аз ин рӯ робот аввал мавқеи Predicted Stopping Pose (PSP)-ро ҳисоб мекунад, ки агар аз суръати ҷорӣ бехатар тормоз кунад, ба он мерасад.

Агар PSP ҳанӯз дастрас бошад, ҷустуҷӯи сарҳад анҷом дода намешавад. Агар PSP дастнорас бошад, дар самти байни мавқеи ҷорӣ ва нуқтаи пешбинишудаи ист ҷустуҷӯи bisection оғоз мешавад ва сарҳади фазои корӣ тақрибан муайян карда мешавад.

Чӣ гуна ашёҳои зиёди рӯи табақ ба як модел кам карда мешаванд?

Дар қабати миёна усули ашёи виртуалӣ, ки муҳаққиқон қаблан таҳия карда буданд, истифода мешавад. Аз байни ашёҳои воқеии рӯи табақ андозаи хурдтарини поя, баландии калонтарин ва коэффисиенти пасттарини соиш интихоб карда мешаванд. Бо ин параметрҳо “virtual offset object” сохта мешавад, ки нисбат ба ашёҳои воқеӣ ноустувортар аст.

Мантиқ чунин аст: агар ин ашёи виртуалӣ, ки бадтарин хусусиятҳоро дар бар мегирад, на лағжад ва на чаппа шавад, пас мақсад ин аст, ки ашёҳои воқеии рӯи табақ низ бехатар бимонанд.

Ашёи виртуалӣ бояд ҳамзамон конуси соиш ва маҳдудияти Zero Moment Point (ZMP)-ро қонеъ кунад. Манбаъ ин ду шартро ба шитоби кунҷии иҷозатшудаи ашёи истинодӣ табдил медиҳад:

\[ \|\dot{\Omega}\| \leq \min \left( \frac{\|\ddot{x}-g\|}{\|P_A\|}\sin\theta_0,\, \frac{\|\ddot{x}-g\|d} {2J_{\max}+\|P_A\|\sqrt{d^2+h^2}} \right) \]

Дар ин ҷо \(d\) канори пояи ашёи виртуалӣ, \(h\) баландӣ, \(\mu\) коэффисиенти минималии соиш, \(\theta_0=\arctan\mu\), \(P_A\) масофаи virtual offset ва \(J_{\max}\) моменти максималии инерсия мебошад.

Чаро MPC панҷ интеграторро истифода мебарад?

Фармони аз ҳаракати дасти оператори инсон омада метавонад ҳамвории дараҷаи баланд надошта бошад. Дар айни замон самтгирии табақ ба шитоби хаттӣ ва шитоби кунҷӣ ба ҳосилаҳои дараҷаи баландтари мавқеъ вобаста аст.

Аз ин рӯ вектори ҳолати MPC дар қабати миёна то мавқеъ, суръат, шитоб, ҳосилаи сеюм ва ҳосилаи чорум васеъ карда шуда, вуруди идоракунӣ ҳамчун ҳосилаи панҷуми мавқеъ интихоб шудааст. Ҳадаф на танҳо пайгирии мавқеи ҳадаф, балки маҳдуд кардани тағйироти ногаҳонии дараҷаи баланд аст, ки метавонанд ашёро чаппа кунанд.

Қабати поёнӣ кадом шартҳои амнияти роботро нигоҳ медорад?

Қабати поёнӣ ҳангоми табдил додани ҳаракати дилхоҳи табақ ба суръатҳои буғумҳои робот панҷ шарти асосиро баррасӣ мекунад:

• Пайгирии мавқеъ ва самтгирии табақ,
• Нигоҳ доштани позаи нисбии собити ду эффектор,
• Нигоҳ доштани manipulability болотар аз ҳадди бехатари поёнӣ барои дурӣ аз сингулярӣ,
• Нигоҳ доштани ҳудудҳои ҷисмонии буғумҳо,
• Пешгирии бархӯрди худӣ бо майдони потенсиалии сунъӣ.

Шарти амниятӣ барои manipulability чунин аст:

\[ \dot{M}(q) \geq -\lambda_M \left( M(q)-M_{\min} \right) \]

Бо ин роҳ мақсад ин аст, ки \(M(q)\) аз ҳадди муқарраршудаи амният поён наравад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Модели миёнарави дифференсиатсияшавандаи дастрасӣ барои дархостҳои позаи ҳадафии дудаста дақиқии баланд ва вақти хеле ками ҳисобро таъмин кардааст.
• Ҷустуҷӯи пешниҳодшудаи сарҳади фазои корӣ ба ҳисоби миёна дар сатҳи миллисония кор кардааст.
• CBF-и порчавии бо шитоб маҳдудшуда дар симулятсия созиши “тормозкунии барвақт ва консервативӣ / шитоби баланд”-и CBF-и хаттии классикиро коҳиш додааст.
• MC-SCCF дар таҷрибаҳои ҷисмонии телеоператсия %100 муваффақияти вазифа таъмин кардааст.
• MC-SCCF нисбат ба CBF-и хаттии стандартӣ ба вақти миёнаи кӯтоҳтари вазифа расидааст.
• Дар ду режими дорои филтри суръати бехатар лағжиши ашё нисбат ба No-SVF ба таври назаррас камтар гузориш шудааст.
• Назоратгари қабати поёнӣ дар давоми таҷриба пайгирии хеле дақиқи позаи нисбии ду даст ва траекторияро таъмин кардааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад ё санҷида нашудаанд

• Нишон дода нашудааст, ки MC-SCCF дар ҳамаи роботҳои одамшакл ҳамон муваффақиятро таъмин мекунад.
• Ҳаракати пояи мобилӣ ё тасдиқи якҷоя бо роботи одамшакли роҳрави тамомибадан анҷом дода нашудааст.
• Нишон дода нашудааст, ки таъхири алоқа дар модели идоракунӣ ошкоро ҷуброн карда мешавад.
• Таҳқиқоти 10-нафараи корбарон намунаи намояндагии аҳолии васеи операторон нест.
• Барои аҳамияти омории фарқҳои рафторӣ байни се режим p-value ё effect size гузориш нашудааст.
• Модели миёнарави дастрасӣ байни роботҳо мустақиман интиқолшаванда нест; ҳангоми тағйири кинематикаи робот харита ва модел бояд аз нав сохта шаванд.
• Нишон дода нашудааст, ки ашё тамоман ҳеҷ гоҳ лағжида нашудаанд; таҳқиқот лағжишро чен ва коҳиш додааст.
• Ҳамин натиҷаҳо барои соишҳои гуногуни сатҳ, борҳои хеле вазнин ё саҳнаҳои динамикии хеле мураккаб тасдиқ нашудаанд.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Санҷиши муайян кардани дастрасӣ

Алгоритми пешниҳодшудаи дастрасӣ бо сканкунии муфассали конфигуратсияи камар, ки ҳамчун қимати ҳақиқӣ қабул шудааст, муқоиса карда шуд. 1.000.000 позаи ҳадафии табақ, ки паҳнои онҳо аз 25–80 cm тағйир меёфт ва самтгирии тасодуфӣ доштанд, дар фазои радиусаш 1,5 m бо марказ дар пояи камар тавлид шуданд.

Аз ин матритса precision-и ҳисобшуда дар манбаъ %97,60 ва дақиқии умумӣ %97,86 мебошад.

Фарқи суръат чӣ қадар аст?

Усули пешниҳодшуда қарори ниҳоии дастрасиро танҳо аз пешгӯии шабакаи нейронӣ намегирад; модели миёнарав ҷустуҷӯи камарро роҳнамоӣ мекунад ва қарор бо дархости наздиктарин ҳамсоя дар харитаи воқеии дискретии дастрасӣ анҷом меёбад.

Санҷиши сарҳади фазои корӣ

Дар ҷустуҷӯи сарҳад бо 10.000 мавқеи тасодуфии оғоз ва самти ҳаракат, predictive stopping pose pruning ғайрифаъол карда шуда, иҷрои мустақими bisection санҷида шуд.

Манбаъ қайд мекунад, ки каҷравии сарҳад асосан аз ҳалнокии 5 cm-и харитаи дискретии дастрасӣ маҳдуд мешавад ва барои татбиқи муҳандисӣ тавсия медиҳад, ки аз сарҳади муайяншуда 4,5 cm ҳошияи амниятӣ кам карда шавад.

Симулятсияи CBF

Робот бо суръатҳои ибтидоии 0,5–0,9 m/s ба самти сарҳади фазои корӣ ҳаракат дода шуд. Дар Расми 7-и манбаъ, дар CBF-ҳои хаттии классикӣ бо зиёд шудани суръат кунҷи максималии моилшавӣ ва масофаи тормоз меафзоянд, дар ҳоле ки дар CBF-и такмилёфта вобастагии кунҷи максималии моилшавӣ аз суръат ба таври назаррас кам шудааст.

Азбаски нуқтаҳои хатти Расми 7 дар матни манбаъ ҳамчун ҷадвали рақамӣ дода нашудаанд, аз ин тасвир қиматҳои дақиқи миёна бо чашм тахмин карда нашудаанд.

Платформаи ҷисмонии робот

Дар таҷрибаҳо роботи одамшакли дудастаи махсус таҳияшуда истифода шуд. Ҳар ду дасти робот манипуляторҳои антропоморфии SRS бо ҳафт дараҷаи озодӣ мебошанд ва робот дар болои пояи мобилии тасмачарх ҷойгир аст. Аммо дар давоми таҷриба пояи мобилӣ ҳаракат дода нашудааст.

Оператор бо контроллери дасти CyberSystem мавқеи сеченакаи банди дастро ба система мефиристод. Ҳангоми гузаронидани ҳаракати инсон ба фазои васеътари кории робот, ҳаракати мавқеӣ 4 маротиба масштаб карда шуд. Педали пой вазифаи clutch-ро иҷро карда, ба оператор имкон медод дасташро ба мавқеи бароҳат дубора гузорад.

Вазифаи воқеии интиқол

Расми 9 дар саҳифаи 24 бо ҳашт акс пайдарпай нишон медиҳад, ки робот табақро аз мавқеи ибтидоӣ боло мебардорад, тадриҷан баланд мекунад, аз монеаи ҷисмонии пешаш мегузаронад, баъд табақро поён оварда дар нуқтаи ҳадаф мегузорад.

Андозаи табақ 560 × 375 × 80 mm буд. Дар рӯи он дар маҷмӯъ 14 ашё, аз ҷумла гулдон, шишаи об, блоки чӯбӣ ва ашёи шишагӣ, ба таври тасодуфӣ гузошта шуданд. Баландии ашёҳо аз 100–235 mm буд.

Дар таҷриба мавқеи ашё ба ҳалқаи идоракунӣ ҳамчун бозхӯрд дода нашуд. Камераи алоҳидаи аз боло нигаронанда нишонаҳои рӯи онҳоро танҳо барои таҳлили баъди таҷриба/натиҷа пайгирӣ кард; масофаи лағжиши ашё бо ҳамин роҳ чен шуд. Аз ин рӯ система низоми идоракунии ҳалқаи пӯшидае нест, ки лағжиши ашёро тавассути камера дар вақти воқеӣ ислоҳ кунад.

Таҷрибаи инсонӣ чӣ гуна гузаронида шуд?

Дар таҳқиқот 10 нафар иштирок карданд. Нӯҳ нафар мард ва як нафар зан буданд; чор иштирокчӣ қаблан таҷрибаи телеоператсия доштанд. Пеш аз вазифа ба ҳар иштирокчӣ тақрибан 40 дақиқа муаррифии система ва машқ дода шуд.

Ҳар нафар ҳар яке аз се режими идоракуниро чор маротиба истифода бурд:

1. No-SVF: Филтри суръати бехатари қабати болоӣ нест; ҳудудҳои сахти фазои корӣ истифода мешаванд.
2. CBF: CBF-и хаттии стандартӣ, γ=1,5.
3. MC-SCCF: CBF-и такмилёфтаи пешниҳодшуда бо шитоби маҳдуд ва тамоми чаҳорчӯбаи сеқабата.

Шумораи умумии таҷрибаҳо 10 × 3 × 4 = 120 санҷиш шуд.

Муваффақияти вазифа

Дар манбаъ нокомии No-SVF ба таваққуфи изтирорӣ аз сабаби ёфт нашудани ҳалли кинематикаи баръакс ва ба лағжиш/чаппашавии ашё вобаста карда шудааст. Дар ду режими дорои филтри суръати бехатар, дар ин тарҳи таҷриба муваффақияти вазифа %100 буд.

Байни амният ва суръат чӣ фарқ пайдо шуд?

CBF-и стандартӣ гарчанде камтарин лағжиши ашёро таъмин кард, вақти аз ҳама дарози вазифа, истифодаи аз ҳама зиёди филтр ва шумораи аз ҳама зиёди таваққуфро дошт. Муҳаққиқон инро ба он нисбат медиҳанд, ки CBF-и хаттӣ фармони операторро барвақттар ва бештар пахш мекунад.

Гарчанде лағжиши ашё дар MC-SCCF аз CBF-и стандартӣ 3,1 mm зиёдтар буд, вақти вазифа 26,2 сония кӯтоҳтар буд. Ин ду фарқро аз маълумоти манбаъ мустақим ҳисоб кардан мумкин аст; аммо таҳқиқот барои онҳо санҷиши аҳамияти оморӣ пешниҳод намекунад.

Операторон кадом режимро бароҳаттар донистанд?

Арзёбиҳои субъективӣ бо шкалаи Likert аз 1–7 гузаронида шуданд ва дар ҳамаи меъёрҳо холҳои баланд таҷрибаи мусбаттарро ифода карданд.

No-SVF азбаски фармони операторро мустақим иҷро мекард, баландтарин холи интуитивиро гирифт. Дар муқобил MC-SCCF дар осонии вазифа, бори пасти когнитивӣ ва эътимод ба вазифаҳои оянда баландтарин миёнаҳоро дод. Холи интуитивии CBF-и стандартӣ пасттарин монд.

Ин қиматҳо арзёбиҳои тавсифии субъективии иштирокчиёнанд; манбаъ санҷиши аҳамияти омории байни режимҳоро гузориш намекунад.

Идоракунии сатҳи поён чӣ қадар дақиқ буд?

Дар Расми 12-и манбаъ тағйирёбандаҳои идоракунии як даври интихобшудаи MC-SCCF дар тақрибан 80 сония нишон дода шудаанд. Минтақаҳои амудии норанҷӣ/сурх давраҳои таваққуфи операторро ифода мекунанд.

Ин қиматҳои коршоямӣ ҷадвали ҷамъбастии оморӣ барои тақсимоти ҳамаи 120 санҷиш нестанд; манбаъ қайд мекунад, ки барои ин график як даври интихобшудаи таҷрибавӣ дар режими MC-SCCF истифода шудааст.

Маҳдудиятҳои асосии таҳқиқот

• Пояи мобилии тасмачархи робот дар давоми таҷрибаи ҷисмонӣ ҳаракат дода нашудааст.
• Роҳгардӣ ва идоракунии мувозинати тамоми бадан якҷо бо MC-SCCF тасдиқ нашудаанд.
• Модели дастрасии дудаста ба кинематикаи махсуси робот вобаста аст.
• Ҳангоми иваз шудани робот харитаи дастрасӣ ва модели миёнарав бояд аз нав сохта шаванд.
• Ҳалнокии voxel-и 5 cm дақиқии сарҳади фазои кориро маҳдуд мекунад.
• Таъхирҳои алоқа ва идоракунӣ ҳамчун қисми ошкори динамикаи вазифа модел нашудаанд.
• Таҳқиқоти корбарон бо 10 иштирокчӣ маҳдуд аст.
• Барои муқоисаи режимҳо санҷишҳои омории хулосавӣ гузориш нашудаанд.
• Барои системаҳои whole-body humanoid бо DoF-и бештар ва масъалаҳои QP-и калонтар миқёспазирӣ бояд алоҳида таҳқиқ шавад.

Ёддошти манбаъ ва усул

Таҳқиқоти аслӣ: Humanoid Robot Teleoperation for Nonprehensile Transportation: A Multiple-Constraint Safety-Critical Control Framework.

Муаллифон ва тартиб: Xinyang Fan; Fenglei Ni.

Муаллифи масъул: Fenglei Ni. Дар манбаъ изҳороти ҳаммуаллифи аввал ё саҳми баробар вуҷуд надорад.

Муассиса: State Key Laboratory of Robotics and Systems, Harbin Institute of Technology, Harbin, China.

Маҷалла: Machines. Ношир: MDPI. Ҷилд: 14. Мақола: 637. Санаи нашр: 1 июни 2026. DOI: 10.3390/machines14060637. Пайванди расмӣ: https://doi.org/10.3390/machines14060637

Навъи манбаъ ва ҳолати тақриз: Мақолаи таҳқиқотии аз тақризи ҳамтоён гузашта. Таҳқиқот 16 апрели 2026 қабул шудааст, 19 майи 2026 аз нав баррасӣ ва 28 майи 2026 пазируфта шудааст.

Литсензия: Creative Commons Attribution (CC BY) литсензияи дастрасии озод.

Маблағгузорӣ: National Natural Science Foundation of China, Basic Science Center Program for “Space Robot Intelligent Manipulation”, Grant No. T2388101.

Этика: Протоколи телеоператсия бо иштироки инсон аз ҷониби Harbin Institute of Technology Medical Ethics Committee бо рақами HIT-2025013 тасдиқ шудааст; аз ҳамаи иштирокчиён розигии огоҳона гирифта шудааст.

Дастрасии маълумот: Қайд шудааст, ки саҳмҳо ва маълумоти аслии таҳқиқот дар дохили мақола мавҷуданд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллифи масъул ирсол шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор кардаанд, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Саҳми муаллифон: Ҷалби маблағгузорӣ, методология ва бозбинӣ/таҳрир аз ҷониби Fenglei Ni; нармафзор ва тарҳи аввал аз ҷониби Xinyang Fan анҷом дода шудаанд.

Меъмории идоракунӣ, муодилаҳои CBF, модели дастрасӣ, шароити симулятсия, таҷрибаҳои ҷисмонии робот, натиҷаҳои корбарон ва маҳдудиятҳои ин матни Verianla танҳо ба таҳқиқоти баррасишуда асос ёфтаанд. Санҷиши берунаи библиографӣ танҳо барои тасдиқи шахсияти нашр истифода шудааст; аз берун натиҷаи нави таҷрибавӣ ё илмӣ илова нашудааст.

Дар манбаъ номи усул дар баъзе параграфҳои натиҷа ва Ҷадвали 7 ҳамчун “MS-SCCF” навишта шудааст; азбаски номи усул дар унвон, хулоса, методология ва таърифҳои асосии мақола “MC-SCCF” аст, дар матни Verianla номи асосии техникӣ ҳамчун MC-SCCF нигоҳ дошта шудааст. Ин фарқият номувофиқати имлоии дохилии манбаъ мебошад.

Дар бахши ихтисораҳои манбаъ CBF саҳван ҳамчун “Directory of open access journals” тавзеҳ дода шудааст. Назария, формулаҳо, усул ва адабиёти манбаъ CBF-ро ба таври равшан ба маънои “Control Barrier Function” истифода мебаранд. Хатои манбаъ ба таври намоён қайд шуда, дар шарҳи техникӣ мафҳуми дуруст истифода шудааст.

Дар манбаъ як истиноди дохилии бахш барои санҷиши сарҳади фазои корӣ ҳамчун “Section 5.1” дида мешавад; алгоритми муайян кардани дастрасӣ бошад асосан дар Бахши 3.3.1 шарҳ дода шудааст. Ин номувофиқати истиноди таҳрирӣ ҳамчун натиҷаи илмии хомӯшона ислоҳшуда пешниҳод нашудааст.

Таҷрибаи инсонӣ танҳо бо 10 иштирокчӣ ва як сенарияи асосии интиқол анҷом дода шудааст. Таҳқиқот миёна, инҳирофи стандартӣ ва метрикаҳои вазифавии режимҳоро гузориш мекунад, вале барои фарқҳои байни режимҳо p-value ё таҳлили дигари аҳамияти хулосавӣ намедиҳад. Аз ин рӯ натиҷаҳои таҷрибаи корбар бояд дар доираи намуна ва тарҳи вазифаи таҳқиқот шарҳ дода шаванд.