Система, описанная 15 марта в журнале PLOS ONE, может помочь сделать сложных роботов более полезными для людей, не имеющих опыта работы со сложными роботизированными системами. Участники исследования взаимодействовали с интерфейсом робота, используя стандартные вспомогательные технологии доступа к компьютеру, такие как айтрекеры и трекеры головы, которые они уже использовали для управления своими персональными компьютерами.
В документе сообщается о двух исследованиях, показывающих, как такие «суррогаты тела роботов», которые могут выполнять задачи, аналогичные задачам человека, могут улучшить качество жизни пользователей.
Эта работа может стать основой для разработки более быстрых и эффективных роботов-помощников.
«Наши результаты показывают, что люди с глубоким двигательным дефицитом могут улучшить качество своей жизни с помощью суррогатов тела роботов», – сказал Филлип Грайс, недавно получивший докторскую степень в Технологическом институте Джорджии.D. выпускник, который является первым автором статьи. "Мы сделали первый шаг к тому, чтобы кто-то мог приобрести соответствующий тип робота, разместить его у себя дома и получить от него реальную выгоду."
Грайс и профессор Чарли Кемп из Wallace H. Колтерский факультет биомедицинской инженерии Технологического института Джорджии и Университета Эмори использовал мобильный манипулятор PR2 производства Willow Garage для двух исследований. Колесный робот имеет 20 степеней свободы, с двумя руками и «головой», что дает ему возможность манипулировать такими объектами, как бутылки с водой, мочалки, щетки для волос и даже электробритва.
«Наша цель – предоставить людям с ограниченным использованием собственного тела доступ к роботам, чтобы они могли по-новому взаимодействовать с миром», – сказал Кемп.
В своем первом исследовании Грайс и Кемп сделали PR2 доступным через Интернет группе из 15 участников с тяжелыми двигательными нарушениями.
Участники научились управлять роботом удаленно, используя собственное вспомогательное оборудование для управления курсором мыши для выполнения задачи личной гигиены. Восемьдесят процентов участников смогли манипулировать роботом, чтобы взять бутылку с водой и поднести ее ко рту манекена.
«По сравнению с трудоспособными людьми возможности робота ограничены», – сказал Грайс. «Но участники смогли эффективно выполнять задачи и показали улучшение клинической оценки, которая измеряла их способность манипулировать объектами по сравнению с тем, что они могли бы делать без робота."
Во втором исследовании ученые предоставили PR2 и интерфейсную систему Генри Эвансу, жителю Калифорнии, который помогал исследователям Технологического института Джорджии изучать и улучшать вспомогательные роботизированные системы с 2011 года.
Эванс, который имеет очень ограниченный контроль над своим телом, испытал робота у себя дома в течение семи дней и не только выполнил задачи, но и придумал новые способы использования, объединяющие работу обеих рук робота одновременно – используя одну руку для управления роботом. мочалку, а другой использовать кисть.
«Эта система очень меня раскрепощала, поскольку впервые после инсульта позволила мне самостоятельно управлять окружающей средой», – сказал Эванс. "Что касается других людей, я был взволнован, увидев, что Фил получил исключительно положительные результаты, когда он объективно протестировал систему с 15 другими людьми."
Исследователи были довольны тем, что Эванс разработал новые способы использования робота, комбинируя движения двух рук неожиданным образом.
«Когда мы предоставили Генри бесплатный доступ к роботу на неделю, он обнаружил новые возможности его использования, которых мы не ожидали», – сказал Грайс. "Это важно, потому что многие вспомогательные технологии, доступные сегодня, предназначены для очень конкретных целей. Генри показал, что эта система очень эффективна в оказании помощи и расширении прав и возможностей пользователей. Возможности для этого потенциально очень широки."
Интерфейс позволял Эвансу заботиться о себе в постели в течение длительного периода времени. «Самым полезным аспектом системы интерфейса было то, что я мог управлять роботом полностью независимо, лишь с небольшими движениями головы, используя чрезвычайно интуитивно понятный графический интерфейс пользователя», – сказал Эванс.
Веб-интерфейс показывает пользователям, как выглядит мир с камер, расположенных в голове робота.
Интерактивные элементы управления, наложенные на вид, позволяют пользователям перемещать робота по дому или в другой среде и управлять руками и руками робота. Например, когда пользователи перемещают голову робота, на экране отображается курсор мыши в виде пары глазных яблок, чтобы показать, куда робот будет смотреть, когда пользователь щелкает мышью. Нажав на диск, окружающий руки робота, пользователи могут выбрать движение. Во время движения робота по комнате линии, следующие за курсором на интерфейсе, указывают направление, в котором он будет двигаться.
Построение интерфейса на основе действий простой однокнопочной мыши позволяет людям с ограниченными возможностями использовать интерфейс без длительных тренировок.
«Наличие интерфейса, которым могут пользоваться люди с широким спектром физических нарушений, означает, что мы можем предоставить доступ широкому кругу людей, что является формой универсального дизайна», – отметил Грайс. «Из-за своих возможностей это очень сложная система, поэтому нам пришлось решить задачу сделать ее доступной для людей, которые имеют очень ограниченный контроль над своим телом."
Хотя результаты исследования продемонстрировали то, что исследователи намеревались сделать, Кемп соглашается, что улучшения могут быть сделаны. Существующая система работает медленно, и ошибки, допущенные пользователями, могут привести к серьезным неудачам.
Тем не менее, он сказал: «Люди могут использовать эту технологию сегодня и получать от нее реальную пользу."
По мнению Эванса, для того, чтобы система стала коммерчески жизнеспособной, необходимо значительно снизить стоимость и размер PR2.
Кемп говорит, что эти исследования указывают путь к новому типу вспомогательных технологий.
«На основании этого исследования мне кажется правдоподобным, что суррогаты тела роботов могут принести значительную пользу пользователям», – добавил Кемп.