在试图描述机器人的功能时，研究界充斥着技巧，动作，原子单位和其他人等词语。但是，对于使在工业场景中整合功能的可能性是必要的。这项工作通过结构化的审查方法，试图确定研究界的共同点和差异。通过这种方法，分析了210篇论文，并获得了三个主要结果。首先，绝大多数作者都同意基于任务，技能和原始的分类法。其次，调查最多的机器人的功能是挑选和地点。第三，以工业为导向的应用程序更多地集中于具有固定参数的简单机器人的功能，同时确保安全方面。因此，这项工作强调，未来的工作应使用基于任务，技能和原始的分类法来与现有文献保持一致。此外，在确保安全性的同时，需要在工业领域中进行进一步的研究。
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由于促进了各种复杂的任务，因此异质自动机器人团队变得越来越重要。对于此类异质机器人，目前尚无一致的方法来描述每个机器人提供的功能。在制造领域，功能建模被认为是针对不同机器提供的语义模型功能的一种有希望的方法。这项贡献研究了如何将能力模型从制造应用到自主机器人领域，并提出了这种能力模型的方法。
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Industry 4.0 envisions Cyber-Physical Production Systems (CPPSs) to foster adaptive production of mass-customizable products. Manufacturing approaches based on capabilities and skills aim to support this adaptability by encapsulating machine functions and decoupling them from specific production processes. At the 2022 IEEE conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), a special session on capability- and skill-based manufacturing is hosted for the fourth time. However, an overview on capability- and skill based systems in factory automation and manufacturing systems is missing. This paper aims to provide such an overview and give insights to this particular field of research. We conducted a concise literature survey of papers covering the topics of capabilities and skills in manufacturing from the last ten years of the ETFA conference. We found 247 papers with a notion on capabilities and skills and identified and analyzed 34 relevant papers which met this survey's inclusion criteria. In this paper, we provide (i) an overview of the research field, (ii) an analysis of the characteristics of capabilities and skills, and (iii) a discussion on gaps and opportunities.
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从制造环境到个人房屋的最终用户任务的巨大多样性使得预编程机器人非常具有挑战性。事实上，教学机器人从划痕的新行动可以重复使用以前看不见的任务仍然是一个艰难的挑战，一般都留给了机器人专家。在这项工作中，我们展示了Iropro，这是一个交互式机器人编程框架，允许最终用户没有技术背景，以教授机器人新的可重用行动。我们通过演示和自动规划技术将编程结合起来，以允许用户通过通过动力学示范教授新的行动来构建机器人的知识库。这些行动是概括的，并重用任务计划程序来解决用户定义的先前未经调查的问题。我们将iropro作为Baxter研究机器人的端到端系统实施，同时通过演示通过示范来教授低级和高级操作，以便用户可以通过图形用户界面自定义以适应其特定用例。为了评估我们的方法的可行性，我们首先进行了预设计实验，以更好地了解用户采用所涉及的概念和所提出的机器人编程过程。我们将结果与设计后实验进行比较，在那里我们进行了用户学习，以验证我们对真实最终用户的方法的可用性。总体而言，我们展示了具有不同编程水平和教育背景的用户可以轻松学习和使用Iropro及其机器人编程过程。
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自主机器人结合了各种技能，形成越来越复杂的行为，称为任务。尽管这些技能通常以相对较低的抽象级别进行编程，但它们的协调是建筑分离的，并且经常以高级语言或框架表达。几十年来，州机器一直是首选的语言，但是最近，行为树的语言在机器人主义者中引起了人们的关注。行为树最初是为计算机游戏设计的，用于建模自主参与者，提供了基于树木的可扩展的使命表示，并受到支持支持模块化设计和代码的重复使用。但是，尽管使用了该语言的几种实现，但对现实世界中的用法和范围知之甚少。行为树提供的概念与传统语言（例如州机器）有何关系？应用程序中如何使用行为树和状态机概念？我们介绍了对行为树中关键语言概念的研究及其在现实世界机器人应用中的使用。我们识别行为树语言，并将其语义与机器人技术中最著名的行为建模语言进行比较。我们为使用这些语言的机器人应用程序挖掘开源存储库并分析此用法。我们发现两种行为建模语言在语言设计及其在开源项目中的用法之间的相似性方面，以满足机器人域的需求。我们为现实世界行为模型的数据集提供了贡献，希望激发社区使用和进一步开发这种语言，相关的工具和分析技术。
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资源有效的生产的越来越重要需要制造公司必须创造一个更具动态的生产环境，灵活的制造机器和流程。为了通过自动生产规划充分利用动态制造的这种潜力，机器的正式技能描述至关重要。然而，以手动方式生成这些技能描述是劳动密集型的，需要广泛的域名知识。在这一贡献中，引入了利用生产日志和工业本体通过感应逻辑编程的基于本体的半自动技能描述，并评估所提出的解决方案的益处和缺点。
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机器人系统的长期自主权隐含地需要可靠的平台，这些平台能够自然处理硬件和软件故障，行为问题或缺乏知识。基于模型的可靠平台还需要在系统开发过程中应用严格的方法，包括使用正确的构造技术来实现机器人行为。随着机器人的自治水平的提高，提供系统可靠性的提供成本也会增加。我们认为，自主机器人的可靠性可靠性可以从几种认知功能，知识处理，推理和元评估的正式模型中受益。在这里，我们为自动机器人代理的认知体系结构的生成模型提出了案例，该模型订阅了基于模型的工程和可靠性，自主计算和知识支持机器人技术的原则。
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为了使机器人能够实现高级目标，工程师通常会编写应用现有专业技能的脚本，例如导航，对象检测和操纵以实现这些目标。编写好的脚本是具有挑战性的，因为它们必须智能平衡物理机器人的动作和传感器的固有随机性以及它拥有的有限信息。原则上，AI计划可用于应对这一挑战并自动生成良好的行为策略。但这需要通过三个障碍。首先，AI必须了解每个技能对世界的影响。其次，我们必须弥合了解技能的作用和其代码中使用的低级状态变量之间更抽象的级别之间的差距。第三，将所有组件绑在一起需要大量的集成工作。我们描述了一种将机器人技能集成到工作的自主机器人控制器中的方法，该机器人的机器人控制器计划其技能以完成指定任务并具有四个关键优势。 1）使用概率编程语言中的想法，我们的生成技能文档语言（GSDL）使代码文档更简单，紧凑，更具表现力。 2）表达抽象映射（AM）桥接了低级机器人代码和抽象AI计划模型之间的差距。 3）控制器可以使用任何正确记录的技能，而无需任何额外的编程工作，提供插头的经验。 4）POMDP求解器计划执行技能，同时适当地平衡了部分可观察性，随机行为和嘈杂的传感。
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2022-04-04
大型语言模型可以编码有关世界的大量语义知识。这种知识对于旨在采取自然语言表达的高级，时间扩展的指示的机器人可能非常有用。但是，语言模型的一个重大弱点是，它们缺乏现实世界的经验，这使得很难利用它们在给定的体现中进行决策。例如，要求语言模型描述如何清洁溢出物可能会导致合理的叙述，但是它可能不适用于需要在特定环境中执行此任务的特定代理商（例如机器人）。我们建议通过预处理的技能来提供现实世界的基础，这些技能用于限制模型以提出可行且在上下文上适当的自然语言动作。机器人可以充当语言模型的“手和眼睛”，而语言模型可以提供有关任务的高级语义知识。我们展示了如何将低级技能与大语言模型结合在一起，以便语言模型提供有关执行复杂和时间扩展说明的过程的高级知识，而与这些技能相关的价值功能则提供了连接必要的基础了解特定的物理环境。我们在许多现实世界的机器人任务上评估了我们的方法，我们表明了对现实世界接地的需求，并且这种方法能够在移动操纵器上完成长远，抽象的自然语言指令。该项目的网站和视频可以在https://say-can.github.io/上找到。
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在对关节对象表示表示的工作之后，引入了面向对象的网络（FOON）作为机器人的知识图表示。以双方图的形式，Foon包含符号（高级）概念，可用于机器人对任务及其对象级别计划的环境的理解及其环境。在本文之前，几乎没有做任何事情来证明如何通过任务树检索从FOON获取的任务计划如何由机器人执行，因为Foon中的概念太抽象了，无法立即执行。我们提出了一种分层任务计划方法，该方法将FOON图转换为基于PDDL的域知识表示操作计划的表示。由于这个过程，可以获取一个任务计划，即机器人可以从头到尾执行，以利用动态运动原始功能（DMP）的形式使用动作上下文和技能。我们演示了从计划到使用Coppeliasim执行的整个管道，并展示如何将学习的动作上下文扩展到从未见过的场景。
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在迅速增长的海上风电场市场中出现了增加风力涡轮机尺寸和距离的全球趋势。在英国，海上风电业于2019年生产了英国最多的电力，前一年增加了19.6％。目前，英国将进一步增加产量，旨在增加安装的涡轮机容量74.7％，如最近的冠村租赁轮次反映。通过如此巨大的增长，该部门现在正在寻求机器人和人工智能（RAI），以解决生命周期服务障碍，以支持可持续和有利可图的海上风能生产。如今，RAI应用主要用于支持运营和维护的短期目标。然而，前进，RAI在海上风基础设施的全部生命周期中有可能发挥关键作用，从测量，规划，设计，物流，运营支持，培训和退役。本文介绍了离岸可再生能源部门的RAI的第一个系统评论之一。在当前和未来的要求方面，在行业和学术界的离岸能源需求分析了rai的最先进的。我们的评论还包括对支持RAI的投资，监管和技能开发的详细评估。通过专利和学术出版数据库进行详细分析确定的关键趋势，提供了对安全合规性和可靠性的自主平台认证等障碍的见解，这是自主车队中可扩展性的数字架构，适应性居民运营和优化的适应性规划人机互动对人与自治助理的信赖伙伴关系。
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我们的世界越来越被具有不同自治程度的智能机器人所笼罩。为了将自己无缝整合到我们的社会中，即使在没有人类的直接投入的情况下，这些机器也应具有导航日常工作复杂性的能力。换句话说，我们希望这些机器人了解其合作伙伴的意图，以预测帮助他们的最佳方法。在本文中，我们介绍了Casper（社会感知和在机器人中参与的认知体系结构）：一种象征性认知体系结构，使用定性的空间推理来预测另一个代理的追求目标并计算最佳的协作行为。这是通过平行过程的集合来执行的，该过程对低级动作识别和高级目标理解进行建模，这两者都经过正式验证。我们已经在模拟的厨房环境中测试了这种体系结构，我们收集的结果表明，机器人能够认识到一个持续的目标并适当合作实现其成就。这证明了对定性空间关系的新使用，该空间关系应用于人类机器人相互作用领域的意图阅读问题。
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机器人操作系统（ROS）提供软件框架，知识和社区生态系统提供资源，以便快速开发和原型智能机器人应用。通过标准化软件模块的通信，配置和调用，ROS便于重用设备驱动程序和算法实现。使用现有的功能实现允许用户从测试和已知的功能中组装其机器人应用程序。尽管ROS-Industrial Consortium和Rosin这样的项目努力将ROS带到工业应用和整合工业硬件，但我们观察缺乏在普遍整合基本物理IO的选择。在这项工作中，我们通过为ROS实现通用Modbus / TCP设备驱动程序来安置并提供解决此问题。
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已知尝试构建自主机器人依赖复杂的控制架构，通常使用机器人操作系统平台（ROS）实现。在这些系统中需要运行时适应，以应对组件故障，并使用动态环境引起的突发事件 - 否则，这些系统会影响任务执行的可靠性和质量。关于如何在机器人中构建自适应系统的现有提案通常需要重大重新设计控制架构，并依赖于对机器人社区不熟悉的复杂工具。此外，它们很难重复使用应用程序。本文介绍了MRO：基于ROS的机器人控制架构的运行时调整的基于模型的框架。 MRO使用域特定语言的组合来模拟架构变体，并捕获任务质量问题，以及基于本体的Mape-K和Meta-Contoil Visions的运行时适应的愿望。在两个现实ROS的机器人示范器中施加MRO的实验结果在特派团执行的质量方面，展示了我们的方法的好处，以及机器人应用程序的MROS的可扩展性和可重复性。
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本文对人机对象切换的文献进行了调查。切换是一种协作的关节动作，其中代理人，给予者，给予对象给另一代理，接收器。当接收器首先与给予者持有的对象并结束时，当给予者完全将物体释放到接收器时，物理交换开始。然而，重要的认知和物理过程在物理交换之前开始，包括在交换的位置和时间内启动隐含协议。从这个角度来看，我们将审核构成了上述事件界定的两个主要阶段：1）预切换阶段和2）物理交流。我们专注于两位演员（Giver和Receiver）的分析，并报告机器人推动者（机器人到人类切换）和机器人接收器（人到机器人切换）的状态。我们举报了常用于评估互动的全面的定性和定量度量列表。虽然将我们的认知水平（例如，预测，感知，运动规划，学习）和物理水平（例如，运动，抓握，抓取释放）的审查重点，但我们简要讨论了安全的概念，社会背景，和人体工程学。我们将在人对人物助手中显示的行为与机器人助手的最新进行比较，并确定机器人助剂的主要改善领域，以达到与人类相互作用相当的性能。最后，我们提出了一种应使用的最小度量标准，以便在方法之间进行公平比较。
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设置机器人环境快速测试新开发的算法仍然是一个困难且耗时的过程。这给有兴趣执行现实世界机器人实验的研究人员带来了重大障碍。Robotio是一个旨在解决此问题的Python库。它着重于为机器人，抓地力和摄像机等提供常见，简单和结构化的Python接口。这些接口以及这些接口的实现为常见硬件提供了。此启用使用机器人的代码可以在不同的机器人设置上可移植。在建筑方面，Robotio旨在与OpenAI健身房环境以及ROS兼容。提供了这两种示例。该库与许多有用的工具一起融合在一起，例如相机校准脚本和情节记录功能，这些功能进一步支持算法开发。
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最近的作品表明，如何将大语言模型（LLM）的推理能力应用于自然语言处理以外的领域，例如机器人的计划和互动。这些具体的问题要求代理商了解世界上许多语义方面：可用技能的曲目，这些技能如何影响世界以及对世界的变化如何映射回该语言。在体现环境中规划的LLMS不仅需要考虑要做什么技能，还需要考虑如何以及何时进行操作 - 答案随着时间的推移而变化，以响应代理商自己的选择。在这项工作中，我们调查了在这种体现的环境中使用的LLM在多大程度上可以推论通过自然语言提供的反馈来源，而无需任何其他培训。我们建议，通过利用环境反馈，LLM能够形成内部独白，使他们能够在机器人控制方案中进行更丰富的处理和计划。我们研究了各种反馈来源，例如成功检测，场景描述和人类互动。我们发现，闭环语言反馈显着改善了三个领域的高级指导完成，包括模拟和真实的桌面顶部重新排列任务以及现实世界中厨房环境中的长途移动操作任务。
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已经证明，经过代码完成培训的大型语言模型（LLMS）能够合成DocStrings的简单Python程序[1]。我们发现这些代码编写的LLM可以被重新使用以编写机器人策略代码，给定自然语言命令。具体而言，策略代码可以表达处理感知输出的功能或反馈循环（例如，从对象检测器[2]，[3]）并参数化控制原始API。当作为输入提供了几个示例命令（格式为注释）后，然后是相应的策略代码（通过少量提示），LLMS可以接收新命令并自主重新编写API调用以分别生成新的策略代码。通过链接经典的逻辑结构并引用第三方库（例如，numpy，shapely）执行算术，以这种方式使用的LLM可以编写（i）（i）表现出空间几何推理的机器人策略，（ii）（ii）将其推广到新的说明和新指令和新指令和（iii）根据上下文（即行为常识）规定模棱两可的描述（例如“更快”）的精确值（例如，速度）。本文将代码作为策略介绍：语言模型生成程序的以机器人为中心的形式化（LMP），该程序可以代表反应性策略（例如阻抗控制器），以及基于Waypoint的策略（基于远见的选择，基于轨迹，基于轨迹，控制），在多个真实的机器人平台上展示。我们方法的核心是促使层次代码 - 代码（递归定义未定义的功能），该代码可以编写更复杂的代码，还可以改善最新的代码，以解决HOMANEVAL [1]基准中的39.8％的问题。代码和视频可从https://code-as-policies.github.io获得。
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增加制药实验室和生产设施的自动化水平起着至关重要的作用。然而，这一领域的特殊要求使其挑战适应其他行业中存在的尖端技术。本文概述了相关方法以及如何在制药行业中使用，特别是在发展实验室中。最近的进步包括能够处理能够处理复杂任务的灵活移动机械手。然而，由于接口的多样性，将来自许多不同供应商的设备集成到端到端的自动化系统中是复杂的。因此，在本文中考虑了各种标准化方法，提出了一种概念来进一步服用一步。该概念使具有视觉系统的移动操纵器能够“学习”每个设备的姿势，并利用来自通用云数据库的条形码 - 获取接口信息。该信息包括控制和通信协议定义以及操作设备所需的机器人操作的表示。为了定义与设备相关的动作，设备必须具有 - 除了条形码 - 作为标准的基准标记。在随访论文中的适当研究活动之后，将详细阐述该概念。
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技术进步越来越多地想象在日常生活中与人互动的机器人的使用。人类机器人协作（HRC）是探索人与机器人之间在认知和身体层面上完成共同目标期间的相互作用的方法。在HRC Works中，通常建立一个认知模型，该模型从环境中收集输入，并从用户那里详细说明并将其转化为机器人本身可以使用的信息。机器学习是建立认知模型和行为障碍的最新方法，在HRC中具有很高的潜力。因此，本文提出了有关在人机协作背景下使用机器学习技术的详尽文献回顾。选择和分析了45篇关键论文，并根据协作任务的类型，评估指标和认知变量的建模。然后，对机器学习算法的不同家族及其属性以及所使用的感应方式进行了深入分析。在观察结果中，它概述了机器学习算法与时间依赖关系的重要性。然后将这些作品的显着特征交叉分析以显示HRC的趋势，并为将来的作品提供了指南，将它们与HRC的其他方面进行了比较。
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