能帮穿衣能拥抱,机器人保姆离我们还有多远?

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能帮穿衣能拥抱,机器人保姆离我们还有多远?

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美国格鲁吉亚理工学院(Georgia InsTItute of Technology)的一支研究团队开发出一款可利用力道感测并帮助人类穿衣服的机器人。这个叫做PR2的机器人,可以借助神经网络技术,来学习和提升自己的穿衣技能。

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研究人员希望未来能让机器人投入协助老人、生病或受伤的民众完成每日穿衣服的工作。


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PR2帮助人类穿衣服并非透过视觉,而是透过接触。它借由感受到的力道将衣服引导放至手臂上并理解下一个动作该怎样做。PR2通过分析超过1.1万部影片以及模拟将衣服放在手臂上的机器人,来告诉自己应该如何完成任务。在一天的训练中,PR2 能够模拟分析超过 11000 次的穿衣动作。当然,并不是每一次着装都能完美完成,但可以利用像人类一样的尝试错误的方法学习。

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PR2可预测当以某种方式移动衣服后会发生的状况,例如从某人身上拉开并以的正确方式穿上衣服。

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研究团队的Charlie Kemp教授表示, PR2可以事先思考,例如它会自问如果以某一种方式拉开衣服,会带给人类手臂多少力道,如果利用其它方法结果又会怎样。手臂是可回驱和电流控制的,所以PR2可以在非结构化环境中操作;其手臂有一个被动弹簧平衡系统,所以当电源关闭时,手臂也会浮起来。

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在让机器人开始为人类穿衣服的实验中,研究人员会在一旁观察机器人并进行改变或改善。他们通过改变机器人来预测下一个动作的时间以及测试其执行效率,结果是,当将时间最多改变1/5时,机器人便能准确预测下一个动作。目前PR2可以在10秒内将病患的衣服穿进手臂里,目测它无论在速度、安全性和外观上都有很大提升的空间。 研究人员希望开发出能更好帮助人类穿好衣服的机器人,以走进普通家庭帮助那些需要长期护理的人。

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据了解,这个研究团队名叫Willow Garage,业务就是为个人机器人应用程序开发硬件和开源软件。从其官网(http://www.willowgarage.com)了解到,他们目前推出的产品,包括PR2(机器人实验和创新平台),TurtleBot(在业余爱好平台上开发世界级的应用程序),Texai/Beam(为企业和家庭提供最优质的远程服务),还有一个用于构建机器人应用程序的开源库和工具ROS。通过对开源和开放平台采用模型的研发,为个人机器人应用程序在日常生活中的使用奠定基础。

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IEEE网站上最近有一篇关于PR2机器人拥抱人类的文章,其中有这样一句话:知道如何给予好的拥抱是一项重要的生活技能,即使对于机器人也是如此。研究团队探讨了机器人如何能够更有效地设计和教授人类会喜欢的各种拥抱。下方视频是不同的人类试验者对于机器人拥抱的不同反应。


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对于许多人来说,拥抱是表达情感的一种自然方式,并且几乎是本能的。但对于我们来说,拥抱有时会有些尴尬,虽然它们看似一种简单的互动,但一个好的拥抱涉及手臂、手和躯干的正确定位、适当的力量以及知道什么时候该放手。对于机器人来说,所有这些东西都需要明确,研究和量化,以致可以安全地拥抱人类而不会弄疼人类。

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参加实验的人表示,他们最喜欢“非常紧密的拥抱”,而且人们特别喜欢被机器人“轻微地挤压”。同样,和机器人拥抱时,他们 不喜欢太短(1秒)的拥抱,以及时间太长的拥抱。


著名的家庭治疗师维吉尼亚萨提尔曾说:“我们每天需要四个拥抱才能生存。我们每天需要八个拥抱来维护。我们每天需要12条拥抱才能成长。有时候,我们处于新的或不舒服的境地,我们可能不在我们所爱的人身边,这时我们更需要拥抱来提供支持和镇静效果。对机器人拥抱的研究,研究人员希望有朝一日可以利用技术为无论在何时何地的人提供情感支持和拥抱来益于身心健康。


除了构建“拥抱机器人”的硬件组件之外,研究团队还有兴趣整合一些新的软件组件。利用计算机视觉,他们希望机器人知道一个人何时足够靠近以可以开始举起手臂拥抱,以及如何使用适当的相互手臂位置。


之后,他们还将探究如何能够在远处增强个人关系。远程拥抱可能会使住在不同国家的家庭成员受益。在大学里受到压力的学生会需要父母的拥抱,父母离异或经常旅行的孩子会需要拥抱,家庭成员无法照顾到的护理院中的老年患者会需要拥抱……在这些情况下,一个人可以上网并自定义持续时间,,上传语音/视频录制内容,也可以在接收者的背上添加揉搓或轻拍。然后,接收者可以通过短信或电子邮件发送代码,他们可以在机器人上扫描以获得他们定制的拥抱。

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同时,研究团队还希望使机器人能够根据人类的面部表情以及他们如何接触机器人来感知一个人的心情。利用这些信息,机器人可以相应地对人类做出回应,即通过它拥抱人类的方式,来为一个人提供更高级的情感支持。


位于德国智能系统研究所的触觉智能部门的Alexis E. Block和Katherine J. Kuchenbecker在芝加哥举办的HRI2018会议上还发表了题为“通过机器人拥抱情感支持人类”的演讲。有兴趣的朋友可以观看了解~

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