211service.com
En robust robot för äldre
I mer än ett decennium har robotiker arbetat med system för äldre i hopp om att förlänga den tid som seniorer kan bo hemma och förbättra deras livskvalitet. Nu har MIT-forskare byggt en humanoid robot med ett speciellt rörelsespårningssystem och fjäderbelastade ställdon som gör den bättre rustad att hantera hushållssysslor. Roboten, som heter Domo, kan dimensionera ett föremål genom att skaka det i handen och sedan lägga undan det i ett skåp.
Hjälpande hand: Roboten Domo är designad för att hjälpa äldre med grundläggande uppgifter, som att lägga undan matvaror. Domo kan räkna ut de grova måtten på ett föremål genom att hålla det i handen och skaka det.
Demografin förändras, särskilt i Japan, Europa och USA, säger Aaron Edsinger, en ledande forskare i Domo-projektet och en postdoktorand vid MIT:s datavetenskap och artificiell intelligens-labb. Det finns många människor som blir äldre och inte många unga som tar hand om dem.
Men att utveckla en multifunktionsrobot för äldre har inte varit lätt eftersom hemmiljön är så oförutsägbar. Industrirobotar, som används flitigt i tillverkningen, arbetar med delar som finns i standardformer och storlekar. Mat gör det däremot inte. Så en enkel uppgift som att lägga undan matvaror kan bli ganska komplicerad.
Domo tar hänsyn till den variationen. Istället för att förprogrammera roboten så att den bara vet hur den ska hantera burkar och lådor med vissa dimensioner, har Edsinger Domo-storlek för varje föremål – en i taget – innan han bestämmer hur den ska förvaras.
Multimedia
Se ett bildspel av Domo-roboten.
Hyllningsprocessen börjar när en människa lägger ett föremål i en av robotens händer. Roboten bestämmer sedan objektets dimensioner baserat på grepp och videoanalys. Först vickar roboten med föremålet i sin hand medan videokameror i robotens huvud registrerar rörelsen. Roboten vet hur mycket kraft den applicerade med vickningen, så den vet hur mycket föremålet den håller i ska röra sig. Med hjälp av speciell motion-capture-mjukvara hittar Domo objektet i videon som rör sig som förutsett och antar att det är föremålet i handen.
Nu när roboten har identifierat föremålet som ska hyllas måste Domo bestämma dess form och storlek. Om det är ett litet föremål som får plats i robotens hand, kan det bestämma föremålets storlek utifrån dess grepp. För långa föremål måste roboten utföra mer videoanalys.
Genom att veta att spetsen på ett långt föremål kommer att vicka snabbare än resten, isolerar programvaran den del av föremålet som rör sig snabbast och anser att den är den punkt som är längst bort från robotens hand. När roboten känner till föremålets dimensioner kan den avgöra hur den bäst placeras i skåpet. Om det är ett paket spagetti, kommer det att lägga det på sidan istället för att försöka stå upprätt, säger Edsinger.
Detta kan verka som en trivial uppgift, men det beror till stor del på att människor tenderar att underskatta komplexiteten i sina dagliga aktiviteter. Att identifiera och placera objekt kräver många olika processer. Det fina med Domo är att det är ett mycket integrerat system och kan hantera många processer samtidigt. Det är därför Domo kan hantera det oväntade; samma algoritm som fungerar för en vattenflaska fungerar för en låda spagetti.
Domo kan också utföra grundläggande insättningsuppgifter, som att lägga en sked i en skål, och hjälpa till med att städa i huset genom att bära runt på en låda där människan kan lägga skräp. Jag kan ge den en låda av vilken storlek som helst, och den kan hålla den mellan sina två händer, spåra mig och ha lådan i närheten, säger Edsinger.
Domo, som skapades i forskningssyfte, kommer förmodligen aldrig att ta sig in på butikshyllorna – eller i någons kök. Men forskningen som går in på Domo kommer sannolikt att användas av andra robotister i deras strävan att skapa den idealiska inhemska roboten. Till exempel är en robots förmåga att hitta spetsen på ett föremål extremt användbar för forskare som utvecklar robotar som kan arbeta med hushållsverktyg.
Illah Nourbakhsh , en robotteknikprofessor vid Carnegie Mellon University, är imponerad av de speciella fjädrarna som är inbyggda i Domos ställdon. Dessa fjädrar, kända som serieelastiska ställdon, finns i 22 av robotens 29 leder. Ställdonen låter roboten veta hur mycket kraft som appliceras av ett externt föremål och fungerar som stötdämpare om roboten träffar något. Genom att göra systemet tolerant mot stötar är det säkrare för både roboten och människan. I en bilmonteringsfabrik har du sensorer runt robotarna så att folk aldrig kan komma nära dem, säger Nourbakhsh. Men med en hemtjänstrobot är situationen en helt annan: man vill att människan och roboten ska kunna arbeta på nära håll.
Huruvida en humanoid maskin fortfarande är den bästa robotlösningen för äldreomsorg är fortfarande kontroversiellt. Sebastian Thrun , chef för Stanfords konstgjorda intelligenslabb, ifrågasätter om det är nödvändigt för roboten att likna en människa. Det är ett bra projekt, men genom att gå till en humanoid form blir problemet svårare än det behöver vara, säger Thurn. En robotarm monterad på ett skåp kan vara en enklare lösning på till exempel dagligvaruproblemet.
Nourbakhsh håller med. Problemet är att det är extremt dyrt att göra en robot för allmänt bruk med en mänsklig form, säger han. Om humanoiden är mobil blir också effektkraven ett problem. Nourbakhsh säger att befintliga batterier inte går tillräckligt länge för att klara vanligt hushållsarbete. Han säger att han föreställer sig ett framtida äldreomsorgssystem där robotarna integreras i standardapparater, som spisar och kylskåp, så att de försvinner in i världen omkring dig.