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機器人協助人類穿衣 不靠視覺 靠感覺

來源 : Summer Weng 編譯
update : 2018/05/17

超過100萬美國人因為受傷、疾病和高齡而需要幫助穿衣。機器人可能會有所幫助,但布匹和人體是複雜的。

為了幫助解決這一需求,喬治亞理工學院的一個機器人成功地將病人袍套入人的手臂上。當機器拉布時,機器不會用它的眼睛。相反,依靠它感覺到的力量,因為它將衣服引導到人的手上、肘部周圍和肩部。

這台PR2 機器,透過分析近11,000 個模擬機器人將一件長袍放在人體手臂上的例子,在一天內自學。其中一些嘗試是完美無瑕的。其他的則是壯觀的失敗 - 當布匹抓住人的手或手肘時,模擬機器人會將危險力道施加到手臂上。

(圖片來自喬治亞理工學院網站)

從這些例子中,PR2 的神經網絡學會了估計施加在人身上的力量。從某種意義上說,模擬可以讓機器人了解成為人類接受援助的感覺。

喬治亞理工學院博士領導Zackory Erickson說:「人們透過試驗和錯誤學習新技能,我們給了PR2同樣的機會。 對人進行數以千計的試驗將是危險的,更不用說有多麼枯燥乏味了,但在一天之內,透過模擬,機器人了解到一個人穿著時可能產生的身體感受。」

機器人也學會了以不同的方式預測移動禮服的後果。有些動作使得禮服拉緊,強烈地拉扯著人的身體,其他動作沿著人的手臂平滑地滑動了長袍。機器人使用這些預測來選擇舒適地裝扮手臂的動作。

在模擬成功後,PR2 試圖給人們打扮。參加者坐在機器人的前方,看著它拿著一件長袍,然後滑到他們的手臂上。機器人使用其觸覺來完成任務,而不是基於它在模擬過程中所學到的力道。

喬治亞理工學院和埃默里大學Wallace H. Coulter 生物醫學工程系副教授Charlie Kemp說,關鍵在於機器人總是在思考未來,例如「如果我用這種方式拉長袍,會不會對人的手臂造成更大或更小的力量?如果我以這種方式改變,會發生什麼?」

研究人員改變了機器人的時間安排,並允許它在未來的行動策略中考慮未來五分之一秒的時間。少於這個時間將導致機器人更頻繁地失效。

坎普說:「機器人越多了解我們,能夠幫助我們的程度就越高。 透過預測行為的物理含義,機器人可以提供更安全、更舒適和更有效的幫助。」

目前機器人將長袍放在一隻手臂上的過程大約需要10 秒。該團隊表示,完全打扮一個人是離這項工作很遠的事情。