10、人机协作中的任务分配与奇异性规避

人机协作中的任务分配与奇异性规避

1. 任务分配与调度框架

在人机协作场景中，提出了一种两层框架用于任务分配和调度。该框架利用人体跟踪技术，考虑人类的实际执行时间，采用有效的动态重新调度策略，同时允许人与机器人进行实时通信，以充分利用操作员的专业知识并处理可能出现的错误。

1.1 实验设置

• 协作任务 ：协作装配工作包括存储4个塑料形状、固定3个小PCB板以及定位一个大PCB板和一根木条。
• 机器人 ：使用Kuka LWR 4+ 7自由度协作机器人，其末端执行器安装了3D打印工具，可通过磁铁拾取物体。
• 人体监测 ：使用Kinect V2 RGB - D相机和官方API进行骨骼跟踪，以监测人类任务执行情况。
• 剩余时间评估 ：采用OE - DTW算法对操作员手腕位置进行处理，以评估剩余任务时间。该算法将不完整的输入时间序列与参考序列进行比较，输出参考序列中与输入对应的部分，此部分对应任务的完成百分比%compl，剩余时间估计公式为：
  [t_{res} = (1 - \%compl)t_i(H)]

1.2 任务划分

将协作装配工作划分为11个不同的任务（T1, …, T11），每个任务由一个或多个动作组成，具体任务动作描述如下表所示：
|任务索引|描述|
| ---- | ---- |
|1|形状分拣器的拾取与放置、螺丝的拾取与放置|
|2|形状