面向物理人机交互的多维电容伺服特性刻画

为实现机器人对人类执行鲁棒且智能的物理交互，机器人能够准确感知人体、沿身体周围跟踪轨迹并追踪人体运动至关重要。本研究引入了一种电容伺服控制方案，使机器人能在紧密物理交互期间感知并绕人体肢体导航。电容伺服利用安装在机器人末端执行器上的多电极电容传感器阵列的时间测量，估计附近人体肢体的相对位置与朝向（位姿）。电容伺服随后在反馈控制回路中使用来自数据驱动位姿估计器的人体位姿估计，以操纵机器人末端执行器绕人体肢体表面运动。我们提供了用于人机交互的电容传感器设计概述，并通过一项有12名人类参与者的实验研究了电容伺服的性能与泛化能力。结果表明，多维电容伺服使机器人末端执行器能够沿人体肢体近端或远端移动，同时适应人体位姿。通过交叉验证实验，结果进一步表明电容伺服对具有不同体型的人具有良好的泛化能力。