Kinesthetic Teaching
Jak działa
Robot jest wprowadzany w tryb podatny/backdrivable z kompensacją grawitacji, dzięki czemu człowiek może przemieszczać jego ogniwa niewielkim wysiłkiem. Operator fizycznie prowadzi efektor/ramię przez zadanie (np. chwyt, przeniesienie, wstawienie). W trakcie ruchu enkodery stawów próbkują trajektorię — pozycje, a często prędkości i momenty — z określoną częstotliwością; część systemów pozwala zapisywać jedynie klatki kluczowe (keyframes) zamiast ciągłej trajektorii. Zarejestrowane demonstracje (często wiele powtórzeń) są kodowane i uogólniane do polityki, np. przez Dynamic Movement Primitives lub GMM/GMR, co pozwala odtworzyć i adaptować ruch do nowych warunków początkowych.
Rozwiązany problem
Programowanie robota tradycyjnymi metodami (ręczne kodowanie trajektorii, teach pendant) jest czasochłonne i wymaga wiedzy eksperckiej. Demonstracja przez obserwację człowieka wymaga z kolei rozwiązania problemu korespondencji — przełożenia ruchu z ciała człowieka na odmienną kinematykę robota. Demonstracja kinestetyczna rozwiązuje oba problemy: nieekspert może nauczyć robota zadania intuicyjnie, a dane powstają bezpośrednio w przestrzeni stawów robota.
Komponenty
Sterowanie wprowadzające robota w stan backdrivable, w którym człowiek może przemieszczać jego ogniwa niewielkim wysiłkiem, a ciężar ramienia jest kompensowany.
Próbkowanie odczytów enkoderów stawów (pozycje, często prędkości i momenty) w czasie demonstracji; opcjonalnie zapis jedynie klatek kluczowych.
Przekształcenie zarejestrowanych trajektorii w politykę sterowania, np. przez Dynamic Movement Primitives, mieszaniny gaussowskie (GMM/GMR) lub uczenie oparte na klatkach kluczowych.
Implementacja
Jednoczesne prowadzenie wielu stawów ludzką ręką jest trudne; metoda słabo nadaje się do ruchów szybkich/dynamicznych oraz do robotów o wielu stopniach swobody (np. dłonie wielopalczaste, ruchy całego ciała).
Demonstracje człowieka różnią się między powtórzeniami i bywają nieoptymalne, co obniża jakość wyuczonej polityki.
Ewolucja
Przeglądowa praca Argalla i wsp. porządkuje metody dostarczania demonstracji (m.in. teleoperacja, shadowing, prowadzenie), osadzając demonstrację kinestetyczną w ramach uczenia z demonstracji.