Более миллиона взрослых американцев используют инвалидные коляски с роботизированными руками, чтобы помогать им выполнять повседневные задачи, такие как одевание, чистка зубов и прием пищи. Но сейчас на рынке роботизированных устройств сложно управлять. Извлечение контейнера для еды из холодильника или открытие дверцы шкафа может занять много времени. А использовать робота, чтобы прокормить себя, еще сложнее, потому что задача требует тонких манипуляций.
Группа исследователей из Стэнфорда разработала новый способ управления вспомогательными роботизированными руками, который является более интуитивным и более быстрым, чем существующие подходы. В экспериментах их робот- контроллер позволял испытуемым более эффективно нарезать тофу и перелопатить его на тарелку или заколоть зефир, зачерпнуть его глазурью и окунуть в посыпку.
«Кормление — одна из моих любимых задач, над которой я работаю, потому что это сложно с точки зрения робототехники; это требует точных манипуляций, и это такая фундаментальная задача — вам нужно кормить себя каждый день», — говорит Дорса Сэдиг, доцент кафедры информатики. и электротехники в Стэнфорде и аффилированным преподавателем Стэнфордского института искусственного интеллекта, ориентированного на человека (HAI). Это также интересно: «Вы можете увидеть преимущества этого прямо на глазах», — говорит она.
Команда Сэди, в которую входили аспирант по инженерным наукам Хон Джун Чон и доктор наук по информатике Дилан П. Лоузи, разработали контроллер, который сочетает в себе два алгоритма искусственного интеллекта . Первый, разработанный группой Сэдаха, позволяет управлять в двух измерениях с помощью джойстика без необходимости переключаться между режимами. Он использует контекстные подсказки, чтобы определить, например, тянется пользователь к дверной ручке или к чашке. Затем, когда рука робота приближается к месту назначения, срабатывает второй алгоритм, чтобы обеспечить более точные движения, при этом управление делится между человеком и роботом.
Уменьшение размерности
Типичные вспомогательные роботы, представленные сейчас на рынке, имеют 6-7 суставов. По словам Сэди, для управления каждым из них пользователь переключается между различными режимами с помощью джойстика, что не интуитивно понятно, утомительно и занимает много времени. «Эти роботы существуют в дикой природе, но использовать их по-прежнему сложно».
Команда задалась вопросом: может ли джойстик, который дает команды только в двух направлениях (вверх / вниз; влево / вправо), тем не менее, плавно и быстро управлять многосочлененным роботом? За ответом они обратились к процессу, называемому уменьшением размерности. В любом данном контексте рука робота не обязательно должна двигать каждый сустав во всех возможных направлениях для выполнения конкретной задачи. Обычно достаточно меньшего набора движений. «Ключевой вывод заключается в том, что при определенных ограничениях, таких как контекст, робот будет знать, что нажатие правой кнопки на джойстике означает определенную вещь, например, поднятие чашки», — объясняет Сэди. «Без моего ведома робот определит самое важное, на что следует обратить внимание, учитывая контекст».