211service.com
Een robotachtige helpende hand
Een nieuwe robot van Georgia Tech begrijpt opdrachten die worden gegeven met een eenvoudig hulpmiddel: een kant-en-klare laserpointer. In een demonstratievideo tikt een persoon die achterover in een stoel ligt, op een groene laser en traint deze op een draadloze telefoon op de vloer een paar meter verderop. Een dunne, vijf-voet-zeven-inch robot genaamd Elevated Engagement, of kortweg El-E, repareert de telefoon, rijdt eroverheen, grijpt hem vast en brengt hem terug naar de gebruiker in een robotversie van fetch.
Klaar om op te halen: De nieuwe thuishulprobot van Georgia Tech staat op ongeveer menselijke hoogte, met twee cameraogen die op de door een laserpointer geprojecteerde plek kunnen invallen. De ongeveer 60 cm lange, met sensoren uitgeruste arm kan tot op de grond of tot aan tafels uitstrekken om lichtgewicht voorwerpen op te pakken.
Terwijl gezelschapsrobots al een tijdje onze huizen binnenkomen, van Furbys en Tamagotchi digitale huisdieren tot de therapeutische Paro-babyzeehond, is El-E een stap dichter bij een geautomatiseerde robot die bijvoorbeeld een heel huis of de afwas doen. Er zijn echter nog steeds veel obstakels - op gebieden als navigatie, grijpen en communicatie.
El-E, gebouwd door het Healthcare Robotics Lab van Georgia Tech, is de eerste robot die wordt geleid door laserpointing, een methode die nauwkeuriger is dan menselijke gebaren of spraak, die robotica-onderzoekers in het verleden hebben geprobeerd. Volgens de hoofdonderzoeker van het project, Charles Kemp , werd de aanpak gedeeltelijk geïnspireerd door quadriplegics die via lasers met helperapen communiceren. Het is een point-and-click-interface, zegt Kemp. Gebruikers richten de laser op wat ze willen en vervolgens op waar ze het willen hebben: naar zichzelf, naar een andere persoon of naar een ander oppervlak.
Bovendien is El-E ook de eerste robot die autonoom objecten ophaalt van oppervlakken van verschillende hoogtes in een niet-toegewezen omgeving. Hoewel robots eerder naar objecten op tafels en planken reikten, moesten ze altijd de lay-out van een statische omgeving weten. El-E kan daarentegen werken in een nieuwe kamer zonder kaart en communiceren met nieuwe of verplaatste tafels door zijn eigen, ingebouwde laser te gebruiken om oppervlakken te detecteren.
multimedia
Zie de nieuwe El-E assistent-robot van Georgia Tech in actie.
Het laboratorium van Kemp ontwikkelt de robot in samenwerking met Julie Jacko, directeur van het Institute for Health Informatics en een professor aan de Universiteit van Minnesota, en Jonathan Glass, die een centrum in Emory leidt dat onderzoek doet naar amyotrofische laterale sclerose, of ALS (de ziekte van Lou Gehrig). ). Het team gebruikte verschillende kant-en-klare componenten om het grootste deel van de bot te bouwen en voegde de nieuwe laser-pointer-interface aan het hoofd toe. Het eerste deel van de interface is een camera die is gekoppeld aan een hyperbolische spiegel die hem omnidirectioneel maakt, zodat hij elk object kan zien dat door de aanwijzer wordt verlicht. De robot draait zijn twee ogen - camera's met hoge resolutie - totdat ze naar de plek gericht zijn die door de laserpointer is gemaakt. De robot trianguleert vervolgens informatie van de camera's om de positie van het object in de driedimensionale ruimte te schatten. Zodra El-E een object heeft gevonden, verklaart het zijn succes door het woord ding te zeggen en ernaartoe te rijden.
Het gebruik van een laserpointer op El-E opent een geheel nieuwe manier voor mensen om met robots te communiceren, zegt Andrew Ng , een professor in computerwetenschappen aan de Stanford University, die het werk van Kemp op de voet heeft gevolgd. Ik denk dat dit een manier van interactie met robots is die in veel meer toepassingen van pas zal komen.
Om te beginnen met het oppakken van een object, gebruikt El-E zijn laserafstandsmeter om erachter te komen of het object zich op de grond of op een verhoogd oppervlak bevindt. Als het op de grond ligt, beweegt El-E naar het object toe en laat zijn laserafstandsmeter zakken om over de vloer te scannen. Als het object verhoogd is, gebruikt El-E de afstandsmeter om de rand van het oppervlak van de tafel of het bureau te identificeren waar het object rust. Zodra het aan de tafel is gekoppeld, scant El-E het oppervlak en gebruikt een camera op zijn hand om naar beneden te kijken en het object visueel te segmenteren, ervan uitgaande dat de tafel een uniforme visuele textuur heeft. Tot nu toe kan El-E onder andere een object correct uitkiezen, zolang ze maar op afstand staan. Het team heeft nog geen objecten getest die geclusterd of overlappend zijn.
Snelle leerling: El-E kan objecten ophalen die een mens aangeeft met een handlaser. Hier overhandigt El-E zijn maker Charles Kemp een stoffen handdoek, van oudsher een moeilijk object voor robots om op te pakken vanwege de kneedbaarheid. Met behulp van visuele en tactiele sensoren op zijn arm en hand kan de robot voorwerpen grijpen die hij nog niet eerder is tegengekomen.
De handgreep zakt naar beneden en oriënteert zich op de beste manier om het object vast te pakken, terwijl sensoren in de vingertoppen voorkomen dat de hand het object verplettert of uit zijn greep laat glippen. Als El-E het object de eerste keer niet kan pakken, treedt het feedbacksysteem in werking om de positie van het object opnieuw te evalueren met de laserafstandsmeter en andere oriëntaties uit te proberen met de grijper. Als de robot weet dat hij heeft gefaald en verschillende strategieën probeert, worden de prestaties aanzienlijk verbeterd, zegt Kemp. Terwijl robots complexe taken kunnen uitvoeren in streng gecontroleerde omgevingen zoals een autofabriek, zijn onvoorspelbare situaties en objecten op dit moment de vloek van een robot. In het verleden hebben onderzoekers robots de vorm van objecten laten onthouden. Momenteel leren een groot aantal onderzoekers robots om nieuwe objecten op verschillende manieren te identificeren. Ng's Stair-robot, bijvoorbeeld, vertrouwt op machine learning-technieken, waardoor hij wordt getoond hoe soorten objecten moeten worden opgepikt totdat hij uiteindelijk zijn eigen strategieën bedenkt. (Zie Uw persoonlijke robotassistent.)
Tot nu toe kan El-E kopjes, flessen, telefoons en theedoeken oppakken (lastig voor robots vanwege hun vormloosheid). Wanneer El-E een object heeft gegrepen, spreekt het een grillige Bob's your oom en volgt de laser terug naar de gebruiker of naar een aangewezen oppervlak. Met behulp van standaard gezichtsdetectiesoftware verkondigt El-E dat Life-form is gedetecteerd terwijl het het object aanbiedt.
El-E is een zeer overtuigende demonstratie van wat er vandaag mogelijk is, zegt: Josh Smith , een senior onderzoekswetenschapper bij Intel Research Seattle, die werkt aan robotgrijpen. Hij voegt eraan toe dat El-E nog maar het begin is. Onderzoekers moeten nog uitzoeken hoe robots complexere of zwaardere objecten kunnen grijpen, evenals objecten in rommelige omgevingen of opgeslagen tussen veel identieke items (bijvoorbeeld vorken in een la). De doorontwikkeling van robot apporteren is essentieel, zegt Smith, omdat het een bouwsteen is van waaruit je vele andere persoonlijke robottoepassingen kunt bouwen en mogelijk zelfs militaire.
Ik denk dat in de toekomst thuisrobots in de toekomst net zo gewoon in onze huizen zullen zijn als auto's tegenwoordig in onze garage, en net zo onmisbaar, zegt Ng, die bezig is zijn Stair-robot te leren een bevroren burrito in de magnetron te zetten. Hoewel de hardware en machines voor het maken van volledig functionele robotassistenten bestaan, moet de software worden verbeterd voordat mensen robots hun huis laten opruimen, zegt Ng.
Robothelpers zouden niet alleen het dagelijkse leven van mensen gemakkelijker maken, maar ook ouderen en mensen met motorische beperkingen zelfstandiger kunnen laten leven. El-E kan bijvoorbeeld een gevallen fles of telefoon op recept terughalen, iets wat voor een persoon met een ernstige handicap misschien onmogelijk is. De volgende stap voor El-E is om te werken met mensen met ALS, een verwoestende neurodegeneratieve aandoening die de mobiliteit ernstig aantast. Er is een enorme kans om de kwaliteit van leven van mensen te verbeteren en een impact te hebben op de gezondheidszorg, zegt Kemp. Lopende studies met het Emory ALS-centrum deze zomer zullen El-E testen bij ALS-patiënten om te zien of het met succes aan hun behoeften kan voldoen. Uiteindelijk hoopt het team dat El-E lichtschakelaars kan laten knipperen en deuren kan openen.