机械臂为行动不便者提供进食新方式

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发布时间:2019-03-15 16:13
来源:未知
机械臂为行动不便者提供进食新方式



美国约有一百万的人不能自主进食。有的是因为残障问题,有的年龄渐长不方便,他们需要护工用勺子一口一口地将食物送进嘴里。华盛顿大学去年成功研发一种专门用于喂食的机械手臂,机器人还能嵌在轮椅上,手臂一头握着勺子,装好食物,然后送入病人口中。


但午餐场合要实现自动化并不是那么容易。研究者首先要对用户进食体验进行解构,才能让机器人掌握叉子的使用。

而喂食机器人也需要多领域的共同研究与支持。这个过程最重要的第一步就是需要机器人可以准确无误地叉中食物。无论是脆萝卜,还是外表光滑难以夹住的葡萄,或是软糯的香蕉,不同的食物带来不同的难题。参与该项目的计算机科学博士生Gilwoo Lee表示,“人们用叉子戳食物时往往会考虑食物的形状,硬度和进食方式等方面。”因此实验室邀请一组人员使用带有传感器的叉子对人体模型进行喂食,同时研究人员会记录有关数据,以此更好理解其中的微小动作。

举个例子,香蕉剥开皮后还是完整的的。但机器手臂要想叉起这种水果时,香蕉也很容易滑下来。Lee说:“为了提高叉中柔软物体的成功率,我们特意在机械手臂弯曲时设置一个专门的角度以防物体掉落。”

在把食物送进使用者嘴巴里的过程中,叉子上升到合适高度,牢牢叉住食物避免下掉是第二个难题。研究人员在这一部分的实验中特意让机械手臂给无障碍人士喂食。他们发现,像萝卜这种口感爽脆的食物不仅需要固定机械手臂弯曲的角度,喂食位置也不宜多变。倘若叉子插在萝卜中间,人就无法完全吃到食物,像萝卜这种长条状的食物应该用叉子戳在食物尾端。

待软件收集了足够多的进食数据后,机器人用物体识别软件分辨12种食物(苹果,香蕉,灯笼椒,西兰花,哈密瓜,萝卜,花椰菜,圣女果,葡萄,蜜瓜,猕猴桃,草莓),并根据食物不同的形状来改变获取方式。此外,机器人还可以感知使用者嘴巴张开等待喂食,便将食物送入口中。

研究队伍承认,这种方式仍不尽完善——若使用者一边进食一边聊天,那么机器人可能会误判其行为,一个简单的张嘴打招呼行为可能会被认为是发出了想吃东西的信号。同时这种机器人也不能自行切割食物,但Lee指出在上述条件下,身体不便的中风患者可以使用单手砧板,将来机器人也会学习这一类切割技能。如今,实验团队创造新的算法,致力于让机器人学习拿起各种各样的食物(卷意大利面也是它的必修课)以应对将来更多的挑战。

目前团队还没有将产品上市的计划。令人感到振奋的是,机器人所有的零件都是现有的。机器人最核心的手臂部分是Kinova生产的Jaco辅助机械臂,而相机和深度传感器则由Intel(英特尔)制造。这都意味着我们如今的物理技术越趋成熟,人们的进食问题得以解决,最后的难题就是如何将复杂的用户体验转换成代码而已。

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责任编辑:食品网1

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