远程操作数据与动力学教学:收集方法的比较

通过示范教导机器人的两个主要方法每个都有不同的优势,故障模式和最佳使用情况.

定义两种方法

每个模仿学习管道都从人类示范开始.这些示范的收集方式决定了数据质量,操作员可扩展性,任务覆盖性,最终的政策性能.今天,两个方法占据了实际机器人学习计划的主导地位.

电话操作意味着一个人操作员通过接口远程控制机器人通常是一个玩具,VR控制器,领导跟踪器系统或手跟踪摄像头.操作员观察机器人 (通过现场视频或亲自) 并通过任务驱动它.机器人记录了自己的联合状态,抓住器状态和摄像头观测.

** 动力教学** (也称为手指导或导向编程) 意思是操作员在机器人记录轨迹时,手动地握住和移动机器人臂.机器人必须符合要求 (可回驱) 允许此.

存在第三种方法自主游戏数据收集 ,但不能直接比较,因为它不使用人类示范.

由于多种原因,远程操作是大型机器人学习计划的主要方法:

**远程操作:**运营商不需要与机器人进行物理操作.一个仓库中的单个机器人可以由另一个城市的专家操作.这对于扩展多个机器人部署的数据收集至关重要.
**精细的视觉反:**操作员从机器人的自拍摄机器人视图工作,给他们一个一致的视觉视角.对于需要视觉精度的任务,小物体抓住,插头插入,机器人的视图往往比站在机器人旁边的操作员的物理视角更好.
可扩展到同时机器人: 熟练的操作员可以监督和交换多个机器人.
任何手臂类型的操作: 远程操作不需要背驱动的关节. 它在硬工业手臂,电缆驱动的手臂和预算的手臂上都能运行得很好.
**运营商多样性:**远程运营使全球招聘运营商成为了收集各种示范风格的关键,从而提高了政策通用化.

远程操作的限制包括每机器人设置3060分钟的上限费 (控制器校准,工作空间框架,延迟验证),以及新运营商的学习曲线通常在演示质量稳定之前24小时.

在特定场景中,动力学教学优势,其物理直接性是优势:

非机器人工作者直觉: 物理演示不需要控制器培训.机械工程师或制造技术人员可以在第一天制造高质量的演示.
最小设置: 没有控制器校准,没有延迟补偿,没有摄像头框架. 从机器人启动到首次录制的演示:在熟悉的机器人上不到5分钟.
**自然力编码:**当操作员身体移动手臂时,接触力自然存在轨道上.对于插入连接器或放置微妙物体等任务,这编码了电操作经常错过的符合性行为.
**简单任务的每次演示速率最快:**经验丰富的操作员通过动力学教学完成简单的组装任务,可以以每小时4060次演示速率完成3060秒的演示速度比任何远程操作接口更快,以达到同等任务复杂性.

动力学教学有严格的限制,

**需要后驱动的关节:**Franka Research 3 是的. UR3e 是的.大多数预算武器 (SO-ARM100,Lebei,标准工业武器) 不.如果你的机器人不能后驱动,无需硬件修改,运动教学不是一个选择.
操作员必须在机器人附近: 这是一个安全问题,用于大型机器人,扩展性限制分布式部署,以及远程数据收集程序的实际限制.
每机器人一个操作员: 没有平行性.与远程操作不同,一个熟练的操作员可以监督多个机器人,机器人和机器人在收集期间一起监督动力学学习锁.
物理疲劳: 机器人手臂在收集时间的时间内进行物理移动,导致操作员疲劳,使得会议期间的示范质量恶化.

Metric	遥操作	动觉示教	Winner
Setup time per session	30–60 min	3–5 min	Kinesthetic
Time per demonstration	60–120 sec	30–60 sec	Kinesthetic
Force/contact data quality	Poor (position control)	Excellent (direct physical)	Kinesthetic
Visual consistency	Excellent (robot camera)	Variable (operator perspective)	遥操作
Scalability (robots/operator)	Up to 5× concurrent	1× only	遥操作
Remote operation	Yes	No	遥操作
Works on non-backdrivable arms	Yes	No	遥操作
Operator fatigue	Low	High (physical effort)	遥操作
Operator ramp-up time	2–4 hours	< 30 minutes	Kinesthetic

** 化设置:** 每次设置35分钟,每次示范3060秒. 一个运营商在全8小时的会议中可以为一个简单的任务生产400600个示范,在最后的2小时中由于疲劳而降低质量.

电话操作设置: 30 分钟设置,每次示范60~~120秒.单个机器人上的单个操作员每次8小时的会议产生180~~240个示范.然而,一个熟练的操作员同时管理3个机器人 (自动重置) 则以同样的操作员成本产生540~~720个示范,比动力器人高出率为35~~80%

对于需要2000多次示范的任务, 常见的接触式或多步骤行为, 远程操作的可扩展性优势与多日收集程序相比显著相比.

**原型阶段,可驱动的手臂,领域专家可用:**使用动力学教学. 从"零演示"到一个有效的初始政策的最快路径.收集200500个演示,评估,然后转向规模的远程操作.
**生产规模收集 (1,000+演示):**使用远程操作.操作员的可扩展性和远程访问优势在量方面占主导地位.
**接触丰富的任务 (组装,插入,入孔):**如果臂支它,则更喜欢动力.物理演示的强力轨迹质量明显超过了位置控制远程操作.
多机器人部署或远程操作员: 仅进行远程操作. 动力学不能支持此配置.
非背部驱动的手臂: 仅进行电话操作.

对于从零开始的项目,我们通常建议在首次200300个启动演示中进行动力学教学 (如果手臂支持),然后转向我们的远程运营机队进行规模收集和持续的数据飞行车操作.

RCSV的数据收集团队支持远程操作和动力学教学, 专家指导您的机器人,任务和规模要求的方法.

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