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Programmation en langage naturel pour les robots

Simplifier les commandes des robots pour une meilleure collaboration humain-robot.

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Les robots deviennent de plus en plus courants dans plein d'industries, et ils doivent bosser avec les humains. Pour que ça se passe bien, les humains doivent pouvoir donner des ordres aux robots de manière simple et naturelle. C'est là qu'intervient la programmation de robots en langage naturel. Ça permet aux opérateurs humains d'utiliser des mots parlés ou écrits pour dire aux robots quoi faire. Cet article explique comment ça fonctionne, en se concentrant sur un système conçu pour des tâches de prise et de placement.

Qu'est-ce que la programmation de robots en langage naturel ?

La programmation de robots en langage naturel (NLRP) est une méthode qui permet aux humains de communiquer avec les robots en utilisant un langage quotidien. L'idée, c'est de faciliter les instructions pour les non-experts sans avoir besoin de comprendre des langages de programmation complexes ou la mécanique des robots. L'objectif principal est de permettre aux humains de dire aux robots ce qu'ils doivent faire d'une manière qui semble naturelle et intuitive.

L'importance des tâches de prise et de placement

Une tâche courante pour les robots, c'est la prise et le placement. Ça consiste à ce que le robot prenne un objet et le déplace à un autre endroit. Les tâches de prise et de placement peuvent être simples, comme déplacer une tasse d'un endroit à un autre, ou plus complexes, impliquant plusieurs objets et mouvements. Cette tâche est vue comme un bon point de départ pour utiliser des ordres en langage naturel, car elle est simple tout en montrant les capacités du robot.

Comment ça marche ?

Pour que la NLRP soit efficace, plusieurs éléments doivent fonctionner ensemble. Ça inclut un dictionnaire de mots d'action, un système pour comprendre les ordres parlés, et des mécanismes pour contrôler les mouvements du robot.

Dictionnaire de mots d'action

Le système utilise un dictionnaire de mots d'action spécialement créé. Ce dictionnaire comprend des mots qui décrivent différentes tâches que le robot peut effectuer, comme "déplacer", "attraper" et "faire pivoter". En ayant une collection de ces mots, le système peut mieux comprendre et agir sur les ordres donnés par l'utilisateur. Ce dictionnaire peut aussi être facilement élargi en ajoutant de nouveaux mots, ce qui permet d'être flexible à mesure que de nouvelles tâches apparaissent.

Reconnaissance vocale

Quand un humain donne un ordre au robot, il doit d'abord convertir les mots dits en texte. Ça, c'est fait grâce à la technologie de reconnaissance vocale. Un micro capte la voix de l'utilisateur, et la parole est traitée pour créer une version texte de l'ordre. Ce texte est ensuite analysé pour déterminer quelles actions le robot doit effectuer.

Transformation des ordres en actions du robot

Une fois que la commande vocale est transformée en texte, le système décompose l'ordre en ses composants. Il identifie l'action principale (comme déplacer un objet) et les autres détails, comme quel est l'objet et où il doit être déplacé. Ces détails sont organisés en structures que le robot peut comprendre.

Contrôle du robot

Une fois l'ordre décomposé, il est envoyé au système de contrôle du robot. Selon la commande donnée, le robot peut effectuer diverses actions. Par exemple, on peut lui dire d'attraper un objet, de le déplacer d'une certaine distance ou même de réaliser plusieurs tâches à la suite.

Le rôle des robots dans les environnements collaboratifs

À mesure que les robots deviennent plus courants dans les lieux de travail, ils doivent fonctionner en toute sécurité aux côtés des travailleurs humains. Utiliser le langage naturel pour communiquer avec les robots peut aider à combler le fossé entre les actions humaines et celles des robots. Ça permet une manière plus flexible et moins technique pour les humains d'interagir avec les robots, ce qui est particulièrement utile dans des secteurs où les travailleurs n'ont pas de formation technique.

Scénarios collaboratifs

Dans un environnement collaboratif, les robots peuvent travailler avec les humains pour accomplir des tâches. Par exemple, un robot peut aider un ouvrier d'usine en ramassant des pièces et en les livrant au bon endroit, pendant que l'humain se concentre sur l'assemblage. Cette coopération peut augmenter la productivité et l'efficacité globales.

Défis et considérations

Bien que l'idée d'utiliser le langage naturel avec les robots semble prometteuse, il y a encore des défis à relever. Le langage humain peut être complexe et nuancé, ce qui rend difficile pour les robots de comprendre pleinement les ordres. Il peut y avoir de l'ambiguïté dans le langage, où le même mot peut signifier des choses différentes selon le contexte.

Garantir la sécurité

En plus, la sécurité est un aspect crucial de l'interaction humain-robot. Les robots sur le lieu de travail doivent être sûrs à utiliser près des humains. Ils incluent souvent des fonctionnalités pour détecter la présence humaine et ajuster leurs actions en conséquence, s'assurant qu'ils ne présentent pas de danger pour leurs collègues humains.

Tests en conditions réelles et retours

Pour valider le système NLRP, il est crucial de réaliser des tests en conditions réelles. Les participants peuvent être invités à donner des ordres au robot pour effectuer des tâches de prise et de placement en utilisant le langage naturel. Observer comment le robot réagit à ces ordres donne des retours précieux sur l'efficacité du système.

Expérience utilisateur

Les participants peuvent utiliser des micros pour donner des ordres, tout en observant les actions du robot grâce à des caméras. Après avoir complété les tâches, ils peuvent remplir des questionnaires sur leur expérience. Ces retours aident à évaluer la facilité d'utilisation du système et s'il répond aux besoins des utilisateurs quotidiens.

Directions futures

À mesure que la technologie continue d'avancer, les possibilités pour la programmation de robots en langage naturel vont s'élargir. Les travaux futurs peuvent impliquer la création de dictionnaires de commandes plus larges, l'incorporation de tâches plus complexes, et même l'utilisation d'instructions de haut niveau pour automatiser des processus.

Capacités avancées

Intégrer des systèmes qui permettent aux robots d'apprendre de l'interaction, un peu comme les humains apprennent de l'expérience, pourrait encore améliorer l'utilisation des robots. À mesure que les robots deviennent plus sophistiqués, le potentiel pour une communication intuitive va grandir, les rendant encore plus précieux dans diverses industries.

Conclusion

La programmation de robots en langage naturel offre une étape passionnante vers un accès plus large et une utilisation plus conviviale des robots pour tout le monde. En utilisant des commandes en langage simple, les humains peuvent guider les robots dans l'exécution de tâches, rendant la collaboration humain-robot plus intuitive. Avec les avancées continues et les tests en conditions réelles, cette technologie a le potentiel de transformer notre manière de travailler avec les robots, conduisant à une efficacité et une productivité accrues dans divers domaines.

Source originale

Titre: Natural Language Robot Programming: NLP integrated with autonomous robotic grasping

Résumé: In this paper, we present a grammar-based natural language framework for robot programming, specifically for pick-and-place tasks. Our approach uses a custom dictionary of action words, designed to store together words that share meaning, allowing for easy expansion of the vocabulary by adding more action words from a lexical database. We validate our Natural Language Robot Programming (NLRP) framework through simulation and real-world experimentation, using a Franka Panda robotic arm equipped with a calibrated camera-in-hand and a microphone. Participants were asked to complete a pick-and-place task using verbal commands, which were converted into text using Google's Speech-to-Text API and processed through the NLRP framework to obtain joint space trajectories for the robot. Our results indicate that our approach has a high system usability score. The framework's dictionary can be easily extended without relying on transfer learning or large data sets. In the future, we plan to compare the presented framework with different approaches of human-assisted pick-and-place tasks via a comprehensive user study.

Auteurs: Muhammad Arshad Khan, Max Kenney, Jack Painter, Disha Kamale, Riza Batista-Navarro, Amir Ghalamzan-E

Dernière mise à jour: 2023-04-06 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2304.02993

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2304.02993

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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