Lengthy setup processes that require robotics expertise remain a major barrier to deploying robots for tasks involving high product variability and small batch sizes. As a result, collaborative robots, despite their advanced sensing and control capabilities, are rarely used for surface finishing in small-scale craft and manufacturing settings. To address this gap, we propose a novel robot programming approach that enables non-experts to intuitively program robots through interactive, task-focused workflows. For that, we developed a new surface segmentation algorithm that incorporates human input to identify and refine workpiece regions for processing. Throughout the programming process, users receive continuous visual feedback on the robot's learned model, enabling them to iteratively refine the segmentation result. Based on the segmented surface model, a robot trajectory is generated to cover the desired processing area. We evaluated multiple interaction designs across two comprehensive user studies to derive an optimal interface that significantly reduces user workload, improves usability and enables effective task programming even for users with limited practical experience.


翻译:需要机器人专业知识的冗长设置过程,仍然是机器人应用于高产品变异性和小批量任务的主要障碍。因此,尽管协作机器人具备先进的传感与控制能力,却很少用于小规模工艺与制造环境中的表面精加工。为弥补这一差距,我们提出了一种新颖的机器人编程方法,使非专业人员能够通过交互式、以任务为中心的工作流程直观地编程机器人。为此,我们开发了一种新的表面分割算法,该算法结合人工输入来识别并细化待加工的工作区域。在整个编程过程中,用户能持续获得关于机器人学习模型的视觉反馈,从而可以迭代优化分割结果。基于分割后的表面模型,生成机器人轨迹以覆盖所需的加工区域。我们通过两项全面的用户研究评估了多种交互设计方案,最终得出一种能显著降低用户工作负荷、提升可用性,并使实践经验有限的用户也能有效进行任务编程的最优界面。

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