本文报道了机器人研究人员的见解,该洞察力参加了由德国卡尔斯鲁赫(Karlsruhe)的Kerntechnische Hilfdienst GmbH(KHG)进行的为期5天的核灾难反应现场演习。德国核工业建立了KHG,为核事故提供了机器人辅助的紧急响应能力。我们对所使用的设备进行系统描述;机器人操作员的培训计划;现场锻炼和机器人任务;练习期间遵循的协议。此外,我们还提供了基于这些观察结果来推进灾难响应机器人技术的见解和建议。具体而言,性能的主要退化来自对操作员的认知和注意力需求。此外,除了易用性外,机器人平台和模块还应旨在保持健壮和可靠。最后,由于紧急响应利益相关者通常对使用自主系统持怀疑态度,因此我们建议采用可变的自主权范式将自主机器人的能力与人类的自主机器人能力逐渐融合在一起。远程操作和自主权之间的这种中间立场可以增加最终用户的接受,同时直接减轻操作员的机器人控制负担并保持人类陆路的弹性。
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Earthquakes, fire, and floods often cause structural collapses of buildings. The inspection of damaged buildings poses a high risk for emergency forces or is even impossible, though. We present three recent selected missions of the Robotics Task Force of the German Rescue Robotics Center, where both ground and aerial robots were used to explore destroyed buildings. We describe and reflect the missions as well as the lessons learned that have resulted from them. In order to make robots from research laboratories fit for real operations, realistic test environments were set up for outdoor and indoor use and tested in regular exercises by researchers and emergency forces. Based on this experience, the robots and their control software were significantly improved. Furthermore, top teams of researchers and first responders were formed, each with realistic assessments of the operational and practical suitability of robotic systems.
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在迅速增长的海上风电场市场中出现了增加风力涡轮机尺寸和距离的全球趋势。在英国,海上风电业于2019年生产了英国最多的电力,前一年增加了19.6%。目前,英国将进一步增加产量,旨在增加安装的涡轮机容量74.7%,如最近的冠村租赁轮次反映。通过如此巨大的增长,该部门现在正在寻求机器人和人工智能(RAI),以解决生命周期服务障碍,以支持可持续和有利可图的海上风能生产。如今,RAI应用主要用于支持运营和维护的短期目标。然而,前进,RAI在海上风基础设施的全部生命周期中有可能发挥关键作用,从测量,规划,设计,物流,运营支持,培训和退役。本文介绍了离岸可再生能源部门的RAI的第一个系统评论之一。在当前和未来的要求方面,在行业和学术界的离岸能源需求分析了rai的最先进的。我们的评论还包括对支持RAI的投资,监管和技能开发的详细评估。通过专利和学术出版数据库进行详细分析确定的关键趋势,提供了对安全合规性和可靠性的自主平台认证等障碍的见解,这是自主车队中可扩展性的数字架构,适应性居民运营和优化的适应性规划人机互动对人与自治助理的信赖伙伴关系。
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本文介绍了Cerberus机器人系统系统,该系统赢得了DARPA Subterranean挑战最终活动。出席机器人自主权。由于其几何复杂性,降解的感知条件以及缺乏GPS支持,严峻的导航条件和拒绝通信,地下设置使自动操作变得特别要求。为了应对这一挑战,我们开发了Cerberus系统,该系统利用了腿部和飞行机器人的协同作用,再加上可靠的控制,尤其是为了克服危险的地形,多模式和多机器人感知,以在传感器退化,以及在传感器退化的条件下进行映射以及映射通过统一的探索路径计划和本地运动计划,反映机器人特定限制的弹性自主权。 Cerberus基于其探索各种地下环境及其高级指挥和控制的能力,表现出有效的探索,对感兴趣的对象的可靠检测以及准确的映射。在本文中,我们报告了DARPA地下挑战赛的初步奔跑和最终奖项的结果,并讨论了为社区带来利益的教训所面临的亮点和挑战。
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通过智能连接设备,技术正在逐步重塑国内环境,提高家庭安全和整体环境质量。然而,人口转移和流行病最近展示导致他们房屋中的老年人隔离,产生了可靠的辅助人物的需求。机器人助理是国内福利创新的新前沿。老年人监测只是一个可能的服务应用之一,智能机器人平台可以处理集体福祉。在本文中,我们展示了一个新的辅助机器人,我们通过模块化的基于层的架构开发,使灵活的机械设计与最先进的人工智能进行了灵活的人工智能,以便感知和声音控制。关于以前的机器人助手的作品,我们提出了一个设置有四个麦粉轮的全向平台,这使得自主导航与杂乱环境中的有效障碍物避免。此外,我们设计可控定位装置,以扩展传感器的视觉范围,并改善对用户界面的访问以进行远程呈现和连接。轻量级深度学习解决方案,用于视觉感知,人员姿势分类和声乐命令完全运行机器人的嵌入式硬件,避免了云服务私有数据收集产生的隐私问题。
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在过去的十年中,自动驾驶航空运输车辆引起了重大兴趣。这是通过空中操纵器和新颖的握手的技术进步来实现这一目标的。此外,改进的控制方案和车辆动力学能够更好地对有效载荷进行建模和改进的感知算法,以检测无人机(UAV)环境中的关键特征。在这项调查中,对自动空中递送车辆的技术进步和开放研究问题进行了系统的审查。首先,详细讨论了各种类型的操纵器和握手,以及动态建模和控制方法。然后,讨论了降落在静态和动态平台上的。随后,诸如天气状况,州估计和避免碰撞之类的风险以确保安全过境。最后,调查了交付的UAV路由,该路由将主题分为两个领域:无人机操作和无人机合作操作。
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Human operators in human-robot teams are commonly perceived to be critical for mission success. To explore the direct and perceived impact of operator input on task success and team performance, 16 real-world missions (10 hrs) were conducted based on the DARPA Subterranean Challenge. These missions were to deploy a heterogeneous team of robots for a search task to locate and identify artifacts such as climbing rope, drills and mannequins representing human survivors. Two conditions were evaluated: human operators that could control the robot team with state-of-the-art autonomy (Human-Robot Team) compared to autonomous missions without human operator input (Robot-Autonomy). Human-Robot Teams were often in directed autonomy mode (70% of mission time), found more items, traversed more distance, covered more unique ground, and had a higher time between safety-related events. Human-Robot Teams were faster at finding the first artifact, but slower to respond to information from the robot team. In routine conditions, scores were comparable for artifacts, distance, and coverage. Reasons for intervention included creating waypoints to prioritise high-yield areas, and to navigate through error-prone spaces. After observing robot autonomy, operators reported increases in robot competency and trust, but that robot behaviour was not always transparent and understandable, even after high mission performance.
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本文对地面农业机器人系统和应用进行了全面综述,并特别关注收获,涵盖研究,商业产品和结果及其能力技术。大多数文献涉及作物检测的发展,通过视觉及其相关挑战的现场导航。健康监测,产量估计,水状态检查,种子种植和清除杂草经常遇到任务。关于机器人收割,苹果,草莓,西红柿和甜辣椒,主要是出版物,研究项目和商业产品中考虑的农作物。据报道的收获农业解决方案,通常由移动平台,单个机器人手臂/操纵器和各种导航/视觉系统组成。本文回顾了报告的特定功能和硬件的发展,通常是运营农业机器人收割机所要求的;它们包括(a)视觉系统,(b)运动计划/导航方法(对于机器人平台和/或ARM),(c)具有3D可视化的人类机器人交流(HRI)策略,(d)系统操作计划&掌握策略和(e)机器人最终效果/抓手设计。显然,自动化农业,特别是通过机器人系统的自主收获是一个研究领域,它仍然敞开着,在可以做出新的贡献的地方提供了一些挑战。
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本文提出了一种新颖的方法,用于在具有复杂拓扑结构的地下领域的搜索和救援行动中自动合作。作为CTU-Cras-Norlab团队的一部分,拟议的系统在DARPA SubT决赛的虚拟轨道中排名第二。与专门为虚拟轨道开发的获奖解决方案相反,该建议的解决方案也被证明是在现实世界竞争极为严峻和狭窄的环境中飞行的机上实体无人机的强大系统。提出的方法可以使无缝模拟转移的无人机团队完全自主和分散的部署,并证明了其优于不同环境可飞行空间的移动UGV团队的优势。该论文的主要贡献存在于映射和导航管道中。映射方法采用新颖的地图表示形式 - 用于有效的风险意识长距离计划,面向覆盖范围和压缩的拓扑范围的LTVMAP领域,以允许在低频道通信下进行多机器人合作。这些表示形式与新的方法一起在导航中使用,以在一般的3D环境中可见性受限的知情搜索,而对环境结构没有任何假设,同时将深度探索与传感器覆盖的剥削保持平衡。所提出的解决方案还包括一条视觉感知管道,用于在没有专用GPU的情况下在5 Hz处进行四个RGB流中感兴趣的对象的板上检测和定位。除了参与DARPA SubT外,在定性和定量评估的各种环境中,在不同的环境中进行了广泛的实验验证,UAV系统的性能得到了支持。
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This article presents a survey of literature in the area of Human-Robot Interaction (HRI), specifically on systems containing more than two agents (i.e., having multiple humans and/or multiple robots). We identify three core aspects of ``Multi-agent" HRI systems that are useful for understanding how these systems differ from dyadic systems and from one another. These are the Team structure, Interaction style among agents, and the system's Computational characteristics. Under these core aspects, we present five attributes of HRI systems, namely Team size, Team composition, Interaction model, Communication modalities, and Robot control. These attributes are used to characterize and distinguish one system from another. We populate resulting categories with examples from recent literature along with a brief discussion of their applications and analyze how these attributes differ from the case of dyadic human-robot systems. We summarize key observations from the current literature, and identify challenges and promising areas for future research in this domain. In order to realize the vision of robots being part of the society and interacting seamlessly with humans, there is a need to expand research on multi-human -- multi-robot systems. Not only do these systems require coordination among several agents, they also involve multi-agent and indirect interactions which are absent from dyadic HRI systems. Adding multiple agents in HRI systems requires advanced interaction schemes, behavior understanding and control methods to allow natural interactions among humans and robots. In addition, research on human behavioral understanding in mixed human-robot teams also requires more attention. This will help formulate and implement effective robot control policies in HRI systems with large numbers of heterogeneous robots and humans; a team composition reflecting many real-world scenarios.
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While the capabilities of autonomous systems have been steadily improving in recent years, these systems still struggle to rapidly explore previously unknown environments without the aid of GPS-assisted navigation. The DARPA Subterranean (SubT) Challenge aimed to fast track the development of autonomous exploration systems by evaluating their performance in real-world underground search-and-rescue scenarios. Subterranean environments present a plethora of challenges for robotic systems, such as limited communications, complex topology, visually-degraded sensing, and harsh terrain. The presented solution enables long-term autonomy with minimal human supervision by combining a powerful and independent single-agent autonomy stack, with higher level mission management operating over a flexible mesh network. The autonomy suite deployed on quadruped and wheeled robots was fully independent, freeing the human supervision to loosely supervise the mission and make high-impact strategic decisions. We also discuss lessons learned from fielding our system at the SubT Final Event, relating to vehicle versatility, system adaptability, and re-configurable communications.
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水下操纵是机器人中最卓越的正在进行的研究科目之一。\ acp {i-i-auv}不仅要应对与传统操纵任务相关的技术挑战,而且电流和波浪扰乱车辆的稳定性,以及低光,浑浊的水条件妨碍感知周围环境。当然,动态性质和对海洋环境的有限理解阻碍了水下机器人操纵的自主性能。该手稿讨论了以前的研究和限制因素,施加了对自治水下操纵的长期展示前景,最后突出了有可能提高I-AUV的自治能力的研究方向。
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本文对人机对象切换的文献进行了调查。切换是一种协作的关节动作,其中代理人,给予者,给予对象给另一代理,接收器。当接收器首先与给予者持有的对象并结束时,当给予者完全将物体释放到接收器时,物理交换开始。然而,重要的认知和物理过程在物理交换之前开始,包括在交换的位置和时间内启动隐含协议。从这个角度来看,我们将审核构成了上述事件界定的两个主要阶段:1)预切换阶段和2)物理交流。我们专注于两位演员(Giver和Receiver)的分析,并报告机器人推动者(机器人到人类切换)和机器人接收器(人到机器人切换)的状态。我们举报了常用于评估互动的全面的定性和定量度量列表。虽然将我们的认知水平(例如,预测,感知,运动规划,学习)和物理水平(例如,运动,抓握,抓取释放)的审查重点,但我们简要讨论了安全的概念,社会背景,和人体工程学。我们将在人对人物助手中显示的行为与机器人助手的最新进行比较,并确定机器人助剂的主要改善领域,以达到与人类相互作用相当的性能。最后,我们提出了一种应使用的最小度量标准,以便在方法之间进行公平比较。
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增加制药实验室和生产设施的自动化水平起着至关重要的作用。然而,这一领域的特殊要求使其挑战适应其他行业中存在的尖端技术。本文概述了相关方法以及如何在制药行业中使用,特别是在发展实验室中。最近的进步包括能够处理能够处理复杂任务的灵活移动机械手。然而,由于接口的多样性,将来自许多不同供应商的设备集成到端到端的自动化系统中是复杂的。因此,在本文中考虑了各种标准化方法,提出了一种概念来进一步服用一步。该概念使具有视觉系统的移动操纵器能够“学习”每个设备的姿势,并利用来自通用云数据库的条形码 - 获取接口信息。该信息包括控制和通信协议定义以及操作设备所需的机器人操作的表示。为了定义与设备相关的动作,设备必须具有 - 除了条形码 - 作为标准的基准标记。在随访论文中的适当研究活动之后,将详细阐述该概念。
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本文介绍了更轻松的项目及其范围的概念概述。更轻松地专注于通过半自治的移动操纵器在灾难反应方案中支持紧急部队。具体来说,我们检查了操作员对系统的信任以及其使用所产生的认知负荷。我们计划讨论不同的研究主题,探讨共享的自主权,互动设计和透明度与信任和认知负担如何相关。另一个目标是开发非侵入性方法,以使用多级方法在灾难响应的背景下连续衡量信任和认知负荷。该项目由多个学术合作伙伴进行,专门从事人工智能,互动设计和心理学,以及灾难响应设备的工业合作伙伴和最终用户,用于制定项目和实验实验。
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即将开发我们呼叫所体现的系统的新一代越来越自主和自学习系统。在将这些系统部署到真实上下文中,我们面临各种工程挑战,因为它以有益的方式协调所体现的系统的行为至关重要,确保他们与我们以人为本的社会价值观的兼容性,并且设计可验证安全可靠的人类-Machine互动。我们正在争辩说,引发系统工程将来自嵌入到体现系统的温室,并确保动态联合的可信度,这种情况意识到的情境意识,意图,探索,探险,不断发展,主要是不可预测的,越来越自主的体现系统在不确定,复杂和不可预测的现实世界环境中。我们还识别了许多迫切性的系统挑战,包括可信赖的体现系统,包括强大而人为的AI,认知架构,不确定性量化,值得信赖的自融化以及持续的分析和保证。
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人类的生活是无价的。当需要完成危险或威胁生命的任务时,机器人平台可能是更换人类运营商的理想选择。我们在这项工作中重点关注的任务是爆炸性的手段。鉴于移动机器人在多种环境中运行时表现出强大的功能,机器人触觉有可能提供安全解决方案。但是,与人类的运作相比,在此阶段,自主权可能具有挑战性和风险。远程运行可能是完整的机器人自主权和人类存在之间的折衷方案。在本文中,我们提出了一种相对便宜的解决方案,可用于远程敏感和机器人远程操作,以使用腿部操纵器(即,腿部四足机器人的机器人和RGB-D传感)来协助爆炸的军械处置。我们提出了一种新型的系统集成,以解决四足动物全身控制的非平凡问题。我们的系统基于可穿戴的基于IMU的运动捕获系统,该系统用于远程操作和视觉触发性的VR耳机。我们在实验中验证了现实世界中的方法,用于需要全身机器人控制和视觉触发的机车操作任务。
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移动服务机器人变得越来越无处不在。但是,这些机器人可能对视觉障碍者(PVI)提出潜在的可访问性问题和安全问题。我们试图探索PVI在主流移动服务机器人方面面临的挑战,并确定其需求。对他们在三个新兴机器人的经历进行了采访,接受了17个PVI:真空机器人,送货机器人和无人机。我们通过考虑其围绕机器人的不同角色(直接用户和旁观者)来全面研究PVI的机器人体验。我们的研究强调了参与者对移动服务机器人访问性,安全性和隐私问题的挑战和担忧。我们发现缺乏可访问的反馈使PVI难以精确控制,定位和跟踪机器人的状态。此外,遇到移动机器人时,旁观者感到困惑,甚至吓到参与者,并呈现安全性和隐私障碍。我们进一步提炼设计注意事项,以提供PVI的更容易访问和安全的机器人。
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Explainable Artificial Intelligence (XAI) is transforming the field of Artificial Intelligence (AI) by enhancing the trust of end-users in machines. As the number of connected devices keeps on growing, the Internet of Things (IoT) market needs to be trustworthy for the end-users. However, existing literature still lacks a systematic and comprehensive survey work on the use of XAI for IoT. To bridge this lacking, in this paper, we address the XAI frameworks with a focus on their characteristics and support for IoT. We illustrate the widely-used XAI services for IoT applications, such as security enhancement, Internet of Medical Things (IoMT), Industrial IoT (IIoT), and Internet of City Things (IoCT). We also suggest the implementation choice of XAI models over IoT systems in these applications with appropriate examples and summarize the key inferences for future works. Moreover, we present the cutting-edge development in edge XAI structures and the support of sixth-generation (6G) communication services for IoT applications, along with key inferences. In a nutshell, this paper constitutes the first holistic compilation on the development of XAI-based frameworks tailored for the demands of future IoT use cases.
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本报告介绍了Waymo关于系统疲劳风险管理框架的建议,该框架解决了在ADS技术的公路测试期间疲劳诱导的风险的预防,监测和缓解。所提出的框架仍然可以灵活地纳入持续的改进,并受到最先进的实践,研究,学习和经验的信息(内部和外部的Waymo)。疲劳是涉及人类驾驶员的大部分公路撞车事故的公认因素,缓解疲劳引起的风险仍然是全球研究的公开关注。虽然提出的框架是专门针对SAE 4级广告技术的公路测试而设计的,但它对较低的自动化也具有含义和适用性。
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