En robust robot til ældre

I mere end et årti har robotikere arbejdet på systemer til ældre i håb om at forlænge den tid, seniorer kan bo hjemme, og forbedre deres livskvalitet. Nu har MIT-forskere bygget en humanoid robot med et særligt bevægelsessporingssystem og fjederbelastede aktuatorer, der gør den bedre rustet til at klare huslige pligter. Robotten, ved navn Domo, kan dimensionere en genstand ved at ryste den i hånden og derefter lægge den væk i et skab.

Hjælpende hånd: Robotten Domo er designet til at hjælpe ældre med basale opgaver, såsom at lægge dagligvarer væk. Domo kan finde ud af en genstands grove dimensioner ved at holde den i hånden og ryste den.

Demografien ændrer sig, især i Japan, Europa og USA, siger Aaron Edsinger, en ledende forsker på Domo-projektet og en postdoc-studerende ved MITs datalogi- og kunstig intelligens-laboratorium. Der er mange mennesker, der bliver ældre, og der er ikke mange unge til at tage sig af dem.

Men det har ikke været let at udvikle en multifunktionsrobot til ældre, fordi hjemmemiljøet er så uforudsigeligt. Industrirobotter, som er meget udbredt i fremstillingen, arbejder med dele, der kommer i standardformer og -størrelser. Mad gør det dog ikke. Så en simpel opgave som at lægge dagligvarer væk kan blive ret kompliceret.

Domo tager højde for denne variation. I stedet for at forprogrammere robotten, så den kun ved, hvordan den skal håndtere dåser og æsker med bestemte dimensioner, har Edsinger Domo-størrelsen op for hver vare – én ad gangen – før han beslutter sig for, hvordan den skal opbevares.

Multimedier

• Se et diasshow af Domo-robotten.

Reolprocessen begynder, når et menneske lægger en genstand i en af ​​robottens hænder. Robotten bestemmer derefter objektets dimensioner baseret på greb og videoanalyse. Først vrikker robotten genstanden i hånden, mens videokameraer i robottens hoved optager bevægelsen. Robotten ved, hvor meget kraft den påførte med vrikken, så den ved, hvor meget den genstand, den holder, skal bevæge sig. Ved hjælp af speciel motion-capture-software finder Domo objektet i videoen, der bevæger sig som forudsagt, og antager, at det er genstanden i dens hånd.

Nu hvor robotten har identificeret den vare, der skal hyldes, skal Domo bestemme dens form og størrelse. Hvis det er en lille genstand, der passer i robottens hånd, kan den bestemme objektets størrelse ud fra dens greb. Ved lange objekter skal robotten udføre mere videoanalyse.

Ved at vide, at spidsen af ​​en lang genstand vil vrikke hurtigere end resten, isolerer softwaren den del af objektet, der bevæger sig hurtigst, og betragter det som det punkt, der er længst væk fra robottens hånd. Når først robotten kender objektets dimensioner, kan den bestemme, hvordan den bedst placeres i skabet. Hvis det er en pakke spaghetti, vil den lægge den på siden i stedet for at prøve at stå den oprejst, siger Edsinger.

Dette kan virke som en triviel opgave, men det skyldes i høj grad, at mennesker har en tendens til at undervurdere kompleksiteten af ​​deres daglige aktiviteter. At identificere og placere objekter kræver mange forskellige processer. Det smukke ved Domo er, at det er et meget integreret system og kan håndtere mange processer på én gang. Derfor kan Domo håndtere det uventede; den samme algoritme, der virker for en vandflaske, vil fungere for en æske spaghetti.

Domo kan også udføre grundlæggende indsættelsesopgaver, såsom at lægge en ske i en skål, og hjælpe med at rydde op i huset ved at bære rundt på en kasse, som mennesket kan lægge rod i. Jeg kan give den en æske af enhver størrelse, og den kan holde den mellem sine to hænder, spore mig og have æsken i nærheden, siger Edsinger.

Domo, som blev skabt til forskningsformål, vil sandsynligvis aldrig komme ind på butikshylderne – eller ind i nogens køkken. Men forskningen, der går ind i Domo, vil sandsynligvis blive brugt af andre robotister i deres søgen efter at skabe den ideelle indenlandske robot. For eksempel er en robots evne til at finde spidsen af ​​et objekt yderst nyttig for forskere, der udvikler robotter, der kan arbejde med husholdningsværktøjer.

Illah Nourbakhsh , en robotprofessor ved Carnegie Mellon University, er imponeret over de specielle fjedre, der er indbygget i Domos aktuatorer. Disse fjedre, kendt som serieelastiske aktuatorer, kan findes i 22 af robottens 29 led. Aktuatorerne lader robotten vide, hvor meget kraft der påføres af en ekstern genstand og fungerer som støddæmpere, hvis robotten rammer noget. Ved at gøre systemet tolerant over for stød er det mere sikkert for både robotten og mennesket. I et bilsamlingsanlæg har man sensorer omkring robotterne, så folk aldrig kan komme i nærheden af ​​dem, siger Nourbakhsh. Men med en hjemmeplejerobot er situationen en helt anden: Man ønsker, at mennesket og robotten skal kunne arbejde tæt på hinanden.

Hvorvidt en humanoid maskine forbliver den bedste robotløsning til ældrepleje, er dog stadig kontroversielt. Sebastian Thrun , direktør for Stanfords laboratorium for kunstig intelligens, stiller spørgsmålstegn ved, om det er nødvendigt for robotten at ligne et menneske. Det er et fantastisk projekt, men ved at gå til en humanoid form bliver problemet sværere, end det behøver at være, siger Thurn. En robotarm monteret på et skab kan for eksempel være en enklere løsning på dagligvareproblemet.

Nourbakhsh er enig. Problemet er, at det er ekstremt dyrt at lave en robot til generelle formål med en menneskelig form, siger han. Hvis humanoiden er mobil, bliver strømkrav også et problem. Nourbakhsh siger, at eksisterende batterier ikke kører længe nok til at klare rutinemæssigt husarbejde. Han siger, at han forestiller sig et fremtidigt ældreplejesystem, hvor robotterne bliver indbygget i standardapparater, såsom komfurer og køleskabe, så de forsvinder ud i verden omkring dig.

skjule