Robotarm toegerus met 'n haarborsel help met borseltake en kan 'n aanwins wees in hulpversorgingsinstellings.
'n Robotarm-opstelling is toegerus met 'n sensoriese sagte kwas en aangehelp deur 'n kamera om die komplekse aard van die manipulering en borsel van haarvesels te bestudeer. Krediet: Foto met vergunning van MIT CSAIL
Met vinnig groeiende eise aan gesondheidsorgstelsels, bestee verpleegsters gewoonlik 18 tot 40 persent van hul tyd om te presteer direkte pasiëntsorgtake, dikwels vir baie pasiënte en met min tyd oor. Persoonlike sorgrobotte wat hare borsel, kan aansienlike hulp en verligting bied.
Dit lyk dalk na 'n werklik radikale vorm van "selfversorging", maar slim robotte vir dinge soos skeer, hare was en grimering is nie nuut nie. In 2011 het die tegnologiereus Panasonic ’n robot ontwikkel wat hare kan was, masseer en selfs kan droogblaas, uitdruklik ontwerp om te help om “veilige en gemaklike lewe van bejaardes en mense met beperkte mobiliteit te ondersteun, terwyl die las van versorgers verminder word.”
Hare-kam-bots was egter minder verken, wat wetenskaplikes uit MITse Rekenaarwetenskap- en Kunsmatige Intelligensie-laboratorium (CSAIL) en die Soft Math Lab by Harvard Universiteit om 'n robotarm-opstelling met 'n sensoriese sagte kwas te ontwikkel. Die robot is toegerus met 'n kamera wat hom help om krullerigheid te "sien" en te assesseer, sodat dit 'n delikate en tyddoeltreffende uitborsel kan beplan.
Die span se beheerstrategie is aanpasbaar by die mate van verstrengeling in die veseltros, en hulle stel “RoboWig” op die proef deur pruike te borsel wat wissel van reguit tot baie krullerige hare.
Terwyl die hardeware-opstelling van RoboWig futuristies en blink lyk, is die onderliggende model van die haarvesels wat dit laat tik. CSAIL postdoktor Josie Hughes en haar span het gekies om die verstrengelde hare as stelle ineengestrengelde dubbele helikse voor te stel - dink klassiek DNA stringe. Hierdie vlak van korreligheid het sleutelinsigte verskaf in wiskundige modelle en beheerstelsels vir die manipulering van bondels sagte vesel, met 'n wye reeks toepassings in die tekstielbedryf, diereversorging en ander veselstelsels.
"Deur 'n model van verstrengelde vesels te ontwikkel, verstaan ons vanuit 'n model-gebaseerde perspektief hoe hare verstrengel moet word: begin van onder af en werk stadig tot bo om te verhoed dat die vesels vassit," sê Hughes, die hoofskrywer op 'n referaat oor RoboWig. "Dit is iets wat almal wat hare geborsel het uit ondervinding geleer het, maar is nou iets wat ons deur 'n model kan demonstreer en gebruik om 'n robot in te lig."
Hierdie taak op hande is 'n deurmekaar een. Elke hare is anders, en die ingewikkelde wisselwerking tussen hare wanneer dit gekam word, kan maklik tot knope lei. Wat meer is, as die verkeerde borselstrategie gebruik word, kan die proses baie pynlik en skadelik vir die hare wees.
Vorige navorsing in die borseldomein was meestal oor die meganiese, dinamiese en visuele eienskappe van hare, in teenstelling met RoboWig se verfynde fokus op verstrengelde en kamgedrag.
Om die hare te borsel en te manipuleer, het die navorsers 'n sensoriese kwas met sagte borsels by die robotarm gevoeg, sodat kragte tydens borsel gemeet kan word. Hulle het hierdie opstelling gekombineer met iets wat 'n "geslote-lus beheerstelsel" genoem word, wat terugvoer van 'n uitset neem en outomaties 'n aksie uitvoer sonder menslike ingryping. Dit het "kragterugvoer" vanaf die kwas geskep - 'n beheermetode wat die gebruiker laat voel wat die toestel doen - sodat die lengte van die beroerte geoptimaliseer kan word om beide die potensiële "pyn" en tyd wat dit neem om te borsel, in ag te neem.
Aanvanklike toetse het die menslike kop bewaar - vir nou - en is eerder op 'n aantal pruike van verskillende haarstyle en tipes gedoen. Die model het insig gegee in die gedrag van die kam, wat verband hou met die aantal verstrengelinge, en hoe dit doeltreffend en effektief uitgeborsel kan word deur toepaslike borsellengtes te kies. Byvoorbeeld, vir kruller hare sou die pynkoste oorheers, dus korter borsellengtes was optimaal.
Die span wil uiteindelik meer realistiese eksperimente op mense uitvoer, om die prestasie van die robot beter te verstaan met betrekking tot hul ervaring van pyn - 'n maatstaf wat natuurlik hoogs subjektief is, aangesien een persoon se "twee" 'n ander se "agt" kan wees.
"Om robotte toe te laat om hul taakoplossende vermoëns uit te brei na meer komplekse take soos hare borsel, het ons nie net nuwe veilige hardeware nodig nie, maar ook 'n begrip van die komplekse gedrag van die sagte hare en verstrengelde vesels," sê Hughes. "Benewens hare borsel, kan die insigte wat deur ons benadering verskaf word, toegepas word op die borsel van vesels vir tekstiele, of dierevesels."
Hughes het die referaat saam met Harvard Universiteit Skool vir Ingenieurswese en Toegepaste Wetenskappe PhD studente Thomas Bolton Plumb-Reyes en Nicholas Charles geskryf; Professor L. Mahadevan van Harvard se Skool vir Ingenieurswese en Toegepaste Wetenskappe, Departement Fisika, en Organiese en Evolusionêre Biologie; en MIT professor en CSAIL Direkteur Daniela Rus. Hulle het die referaat vroeër hierdie maand feitlik by die IEEE Conference on Soft Robotics (RoboSoft) aangebied.
Die projek is gedeeltelik ondersteun deur die National Science Foundation se Emerging Frontiers in Research and Innovation-program tussen MIT CSAIL en die Soft Math Lab by Harvard.
