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2022-02-01 15:08

2022年02月01日机器人的视力可以帮助那些严重损坏电机的人

导读使用增强现实技术的界面系统可以帮助严重运动障碍的个人操作人形机器人自己吃饭,并执行日常的个人护理任务,如抓挠和涂抹乳液。基于Web的

使用增强现实技术的界面系统可以帮助严重运动障碍的个人操作人形机器人自己吃饭,并执行日常的个人护理任务,如抓挠和涂抹乳液。基于Web的界面显示环境的“机器人视觉”,帮助用户通过机器与世界进行交互。

这个系统在PLOS ONE期刊上有描述,可以帮助没有复杂机器人系统经验的人让复杂机器人变得更有用。研究参与者使用标准的计算机辅助访问技术(如眼睛跟踪器和头部跟踪器)与机器人接口交互,他们已经使用这些技术来控制他们的个人计算机。

本文报道了两项研究,表明这种能够执行类似人类任务的“机器人智能体”能够提高用户的生活质量。这项工作可以为开发更快、更强大的辅助机器人奠定基础。

佐治亚理工学院的Phillip Grice博士最近说:“我们的研究结果表明,有严重运动障碍的人可以使用机器人身体替代品来提高他们的生活质量。这位毕业生是这篇论文的第一作者。“我们迈出了第一步,让人们能够购买合适类型的机器人,把它放在家里,并从中获得真正的好处。”

作为一个身体代理,由严重运动缺陷的个人远程控制的PR2在佐治亚理工学院的研究实验室赢得了一个奖杯。

佐治亚理工学院的Grice教授和Charlie Kemp教授以及埃默里大学生物医学工程系的Wallace H. Coulter利用Willow Garage公司制造的PR2移动机械手进行了这两项研究。轮式机器人有20个自由度,两个手臂和一个“头”,这使它能够操纵水瓶、毛巾、毛刷甚至电动剃须刀等物体。

坎普说:“我们的目标是让人们用自己的身体以有限的方式进入机器人身体,这样他们就能以新的方式与世界互动。

在他们的第一项研究中,Grice和Kemp在互联网上向一组15名有严重运动障碍的参与者提供了PR2。参与者学会了远程控制机器人,并使用自己的辅助设备操作鼠标光标来执行个人护理任务。80%的参与者可以操纵机器人拿起一个水瓶,带到人体模型的口中。

机器人代理可以帮助有严重运动障碍的人与世界互动。在这里,加州人亨利埃文斯帮助佐治亚理工学院的研究人员改进了基于网络的界面。他用机器人刮胡子。(来源:亨利克里弗/菲利普格里斯,佐治亚理工学院)

格雷斯说:“与健康人相比,机器人的能力有限。“但参与者能够有效地执行任务,并在临床评估中表现出进步,临床评估衡量的是他们操纵物体的能力,而不是没有机器人他们能做什么。”

在第二项研究中,研究人员为亨利埃文斯(Henry Evans)提供了PR2和接口系统,他是一名加州男子,自2011年以来一直在帮助佐治亚理工学院的研究人员研究和改进辅助机器人系统。埃文斯对自己身体的控制非常有限。他测试了一下,在自己家里待了七天的机器人不仅完成了任务,还设计了新的用途。同时,他结合了两个机器人手臂的操作——用一只手臂控制毛巾,另一只手使用刷子。

埃文斯说:“这个系统对我来说非常自由,因为它使我能够在中风后第一次独立操纵我的环境。”“对于其他人来说,当他和其他15个人客观地测试这个系统时,我非常高兴地看到菲尔取得了压倒性的积极成果。”

研究人员很高兴埃文斯开发了机器人的新用途,以他们意想不到的方式结合了双臂的运动。

格雷斯说:“当我们让亨利免费使用机器人一周的时候,他发现了新的使用机会,这是我们没想到的。“这一点很重要,因为目前可用的许多辅助技术都是为非常特殊的目的而设计的。亨利展示的是,这个系统在提供帮助和授权用户方面非常强大。这个领域的机会可能非常广泛。”

界面允许埃文斯长时间在床上照顾自己。Evans说:“界面系统最有用的一点是,我可以完全独立地操作机器人,只需要使用非常直观的图形用户界面进行头部的小动作。

基于Web的界面向用户展示了机器人头部摄像头的世界。覆盖在视图上的可点击控件允许用户移动机器人,并在家中或其他环境中控制机器人的手和手臂。例如,当用户移动机器人的头部时,屏幕会将鼠标光标显示为一对眼球,以显示用户点击时机器人的外观。点击机械手周围的光盘,用户可以选择动作。当驾驶机器人在计算机房周围行驶时,界面上光标后面的线表示它将行进的方向。

围绕简单的一键鼠标操作构建界面,可以让一系列残障人士使用该界面,而无需冗长的培训课程。

“拥有一个可以操作各种身体残疾的人的界面意味着我们可以为广泛的人群提供访问,这是一个通用的设置。

计,”Grice指出。“由于它的能力,这是一个非常复杂的系统,因此我们必须克服的挑战是让那些对自己身体控制非常有限的人可以使用它。”

虽然研究结果证明了研究人员的目的,但肯普同意可以进行改进。现有系统很慢,用户犯的错误会造成严重的挫折。不过,他说,“人们今天可以使用这项技术,并从中获益。”

Evans建议,PR2的成本和尺寸需要大幅降低才能使系统具有商业可行性。肯普说,这些研究指出了一种新型辅助技术的方法。

“基于这项研究,我认为机器人身体代理可以为用户带来显着的好处,”Kemp补充道。