Franka Research 3 机械臂在人机交互数据集构建中的应用研究
Franka Research 3是面向机器人学习、人机协作领域的七轴力控科研机械臂，常以双臂组合形式搭建实验平台，适配各类共享空间人机交互采集任务。
在HABIT（Human-Aware Behavior and Interaction Training）数据集中，研究团队选用两台Franka Research 3（FR3）机械臂作为核心执行平台，并配以Robotiq平行夹爪，完成实验测试。
HABIT数据集聚焦有人共存场景下机器人行为训练，整套数据采集流程均依托FR3双臂遥操作系统完成，累计产出10563段交互片段、164小时操作数据。
VR遥操作控制链路 操作人员借助Meta Quest 3手柄远程控制FR3双臂，动作指令同步记录关节空间、笛卡尔空间、夹爪状态三类动作数据。
采集遵循响应式交互准则：操作员仅在观测到对方动作后再执行对应操作，避免提前预判动作，保证FR3记录的轨迹全部由人类视觉信号触发，提升数据可学习性。
图 2：任务工作流及其子任务序列的典型示例。每一行左侧展示工作流结构，右侧呈现对应执行阶段下机器人视角与人类视角画面。
协作型：人机共同完成单一目标，如餐盘递送、货架除尘，FR3 需要同步配合人类抬举、传递物品，记录时空协同动作； 并行工作型：人机独立处理各自任务、共享工作台，如垃圾分类、纸盒打包，FR3 训练主动避让、主动回缩等安全行为； 指令引导型：人类通过手势指引FR3完成放置动作，如甜甜圈摆放、食品收纳，FR3 学习视觉手势解码。 数据多样性优化设计采集过程中通过调整人类服饰、物体摆放顺序、操作人员身形，降低FR3训练模型过拟合风险；针对引导类任务，人为设置不同手势等待时长，迫使FR3专注识别手势视觉信号，而非单纯依赖文本指令。 研究选取π₀.5、GR00T N1.6 两种主流视觉语言动作模型，以 FR3 双臂操作任务为基准，设置两组对照数据集完成验证。 对照组实验设计 基准组（无人类场景）：仅操控FR3机械臂独立完成相同任务，工作台无人类参与；实验组（HABIT数据集）：FR3与人类同步交互。两组保持FR3硬件、训练步数、批次大小完全统一，仅改变是否存在人类交互信号。 实验评估指标 依托 FR3 执行效果从三个维度评判策略优劣：物体操作完成度、任务时序流程合规性、人机无碰撞安全指标。统计碰撞、时序错乱、手势识别失败三类典型错误，对比两组数据训练后的故障发生率。 实验结论 使用HABIT人机交互数据微调后的模型，在FR3执行并行、协作任务时成功率明显提升。无人类数据训练的策略易出现碰撞、动作时序错位；而基于FR3采集的人机同步数据，可让模型自主生成避让、动作同步、手势跟随等适配人类环境的行为。同时，以HABIT预训练后的模型，在全新FR3人机任务上微调效率更高，仅需少量样本即可达到理想效果。 结论 HABIT数据集以Franka Research 3机械臂为执行终端，通过多相机感知、工作流约束和行为引导设计，构建了包含协作、共工、监督三类角色的大规模人机交互演示库。 实验显示，在有人类共现的数据上微调，可使得机械臂在避让、手势跟随和同步配合等方面表现出与无人类数据不同的行为模式，并在少量下游任务演示下实现更快的适应。该数据集为研究共融环境中机械臂的社会化行为提供了一类参考资源。、 原论文：https://arxiv.org/pdf/2606.31682
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