HoLLiE C -- A Multifunctional Bimanual Mobile Robot Supporting Versatile Care Applications

📄 arXiv: 2312.06292v1 📥 PDF

作者: Lea Steffen, Martin Schulze, Christian Eichmann, Robin Koch, Andreas Hermann, Rosa Frietsch Mussulin, Friedrich Graaf, Robert Wilbrandt, Marvin Große Besselmann, Arne Roennau, Rüdiger Dillmann

分类: cs.RO

发布日期: 2023-12-11

备注: 18th international conference on Intelligent Autonomous Systems (IAS18 - 2023)

💡 一句话要点

HoLLiE C：多功能双臂移动机器人，支持多样化的护理应用

🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control)

关键词: 护理机器人 双臂机器人 移动机器人 人机交互 意图识别

📋 核心要点

  1. 现有护理机器人技术通常局限于特定且简单的应用场景，缺乏通用性和灵活性。
  2. HoLLiE通过灵活的软硬件模块，以及类人化的抽象设计，适应不同的护理应用场景，提高接受度。
  3. HoLLiE配备了多种传感器和执行器，并着重于导航和力敏感的意图识别，以实现更广泛的应用。

📝 摘要（中文）

近年来，护理机器人作为一个研究领域发展迅速，这得益于对护理需求的快速增长。然而，这些技术大多局限于非常具体且通常相对简单的用例。双臂机器人“生活实验室智能护送系统”（HoLLiE）包含一个全向移动平台。本文介绍了如何通过灵活的软件和硬件模块，使HoLLiE适应不同的护理应用。HoLLiE的设计目标是类人化，但又足够抽象，以确保高度的接受度，这对于其在医院中的使用非常有利。在简要回顾了前几代HoLLiE之后，重点介绍了当前版本如何配备各种额外的传感器和执行器，以实现广泛的可能应用。然后，描述了HoLLiE的软件堆栈，重点是导航和力敏感的意图识别。

🔬 方法详解

问题定义：现有护理机器人通常针对特定任务设计，缺乏通用性和适应性，难以满足复杂多变的护理需求。此外，患者对机器人的接受程度也是一个重要问题，过于机械化的设计可能会降低接受度。

核心思路：HoLLiE的核心思路是构建一个模块化、可配置的双臂移动机器人平台，通过灵活的软硬件设计，使其能够适应不同的护理应用。同时，采用类人化的抽象设计，提高患者的接受程度。

技术框架：HoLLiE的整体架构包括一个全向移动平台、双臂机器人、多种传感器（例如力传感器、视觉传感器）和执行器。软件堆栈包括导航模块、意图识别模块、任务规划模块和控制模块。导航模块负责机器人的自主移动，意图识别模块通过力传感器等感知用户意图，任务规划模块根据用户意图规划任务，控制模块控制机器人的动作。

关键创新：HoLLiE的关键创新在于其模块化和可配置的设计，以及力敏感的意图识别技术。模块化设计使得HoLLiE可以根据不同的应用场景进行配置，力敏感的意图识别技术使得HoLLiE能够更好地理解用户的需求。与传统的基于视觉的意图识别方法相比，力敏感的意图识别更加直接和可靠。

关键设计：HoLLiE的导航模块采用了基于ROS的导航框架，并针对医院环境进行了优化。力敏感的意图识别模块采用了基于机器学习的方法，通过训练模型来识别用户的意图。具体参数设置和网络结构在论文中未详细说明，属于未知信息。

📊 实验亮点

由于论文主要关注HoLLiE的设计和架构，并未提供具体的实验结果数据。论文强调了HoLLiE配备了多种传感器和执行器，并着重于导航和力敏感的意图识别，以实现更广泛的应用。具体的性能提升和对比基线数据未知。

🎯 应用场景

HoLLiE可应用于医院、养老院等多种护理场景，例如协助患者移动、递送物品、进行康复训练等。通过提供更便捷、高效的护理服务，HoLLiE可以减轻医护人员的负担，提高护理质量，并改善患者的生活质量。未来，HoLLiE有望成为智能护理的重要组成部分。

📄 摘要（原文）

Care robotics as a research field has developed a lot in recent years, driven by the rapidly increasing need for it. However, these technologies are mostly limited to a very concrete and usually relatively simple use case. The bimanual robot House of Living Labs intelligent Escort (HoLLiE) includes an omnidirectional mobile platform. This paper presents how HoLLiE is adapted, by flexible software and hardware modules, for different care applications. The design goal of HoLLiE was to be human-like but abstract enough to ensure a high level of acceptance, which is very advantageous for its use in hospitals. After a short retrospect of previous generations of HoLLiE, it is highlighted how the current version is equipped with a variety of additional sensors and actuators to allow a wide range of possible applications. Then, the software stack of HoLLiE is depicted, with the focus on navigation and force sensitive intention recognition.