تساعد الذراع الآلية المجهزة بفرشاة الشعر في مهام التنظيف ويمكن أن تكون أحد الأصول في إعدادات الرعاية المساعدة.
تم تجهيز إعداد الذراع الآلية بفرشاة ناعمة حساسة ومدعومة بكاميرا لدراسة الطبيعة المعقدة للتلاعب بألياف الشعر وتنظيفها. مصدر الصورة: MIT CSAIL
مع الطلب المتزايد بسرعة على أنظمة الرعاية الصحية ، عادة ما يقضي الممرضون 18 إلى 40 بالمائة من وقتهم في الأداء مهام رعاية المرضى المباشرة، في كثير من الأحيان للعديد من المرضى مع القليل من الوقت لتجنيبه. يمكن أن توفر روبوتات العناية الشخصية التي تمشط الشعر مساعدة كبيرة وتخفيفًا.
قد يبدو هذا وكأنه شكل جذري حقًا من "الرعاية الذاتية" ، لكن الروبوتات المبتكرة لأشياء مثل الحلاقة وغسل الشعر والماكياج ليست جديدة. في عام 2011 ، طورت شركة التكنولوجيا العملاقة باناسونيك روبوتًا يمكنه غسل الشعر وتدليكه وحتى تجفيفه ، وهو مصمم بشكل صريح للمساعدة في دعم "العيش الآمن والمريح لكبار السن والأشخاص ذوي القدرة المحدودة على الحركة ، مع تقليل عبء مقدمي الرعاية".
ومع ذلك ، أثبتت روبوتات تمشيط الشعر أنها أقل استكشافًا ، وفقًا لما قاده علماء من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيامختبر علوم الكمبيوتر والذكاء الاصطناعي (CSAIL) ومختبر Soft Math في جامعة هارفارد لتطوير إعداد ذراع آلية بفرشاة ناعمة حساسة. تم تجهيز الروبوت بكاميرا تساعده على "رؤية" وتقييم التجعد ، حتى يتمكن من التخطيط لعملية تنظيف دقيقة وفعالة للوقت.
استراتيجية التحكم للفريق تتكيف مع درجة التشابك في حزمة الألياف ، وقد وضعوا "RoboWig" للاختبار عن طريق تمشيط الشعر المستعار الذي يتراوح من الشعر المستقيم إلى الشعر المجعد للغاية.
في حين أن إعداد جهاز RoboWig يبدو مستقبليًا ولامعًا ، فإن النموذج الأساسي لألياف الشعر هو ما يجعلها علامة. اختارت جوزي هيوز ، باحثة ما بعد الدكتوراة في CSAIL ، وفريقها تمثيل الشعر المتشابك كمجموعات من الحلزونات المزدوجة المتشابكة - فكر بطريقة كلاسيكية الحمض النووي خيوط. قدم هذا المستوى من التفصيل رؤى أساسية للنماذج الرياضية وأنظمة التحكم لمعالجة حزم الألياف اللينة ، مع مجموعة واسعة من التطبيقات في صناعة النسيج ، والعناية بالحيوان ، والأنظمة الليفية الأخرى.
يقول هيوز ، المؤلف الرئيسي في ورقة حول RoboWig. "هذا شيء تعلمه كل من قام بتمشيط شعره من التجربة ، ولكنه الآن شيء يمكننا إظهاره من خلال نموذج ، واستخدامه لإبلاغ الروبوت."
هذه المهمة في متناول اليد هي مهمة متشابكة. تختلف كل شعرة عن الأخرى ، والتفاعل المعقد بين الشعر عند التمشيط يمكن أن يؤدي بسهولة إلى عقده. علاوة على ذلك ، إذا تم استخدام إستراتيجية الفرشاة غير الصحيحة ، فقد تكون العملية مؤلمة للغاية ومضرة بالشعر.
كانت الأبحاث السابقة في مجال تنظيف الأسنان تدور في الغالب حول الخصائص الميكانيكية والديناميكية والبصرية للشعر ، على عكس تركيز RoboWig المكرر على سلوك التمشيط والتشابك.
لتنظيف الشعر والتلاعب به ، أضاف الباحثون فرشاة حساسة ذات شعيرات ناعمة إلى ذراع الروبوت ، للسماح بقياس القوى أثناء التمشيط. لقد قاموا بدمج هذا الإعداد مع شيء يسمى "نظام التحكم في الحلقة المغلقة" ، والذي يأخذ التعليقات من المخرجات ويقوم تلقائيًا بإجراء ما دون تدخل بشري. أدى ذلك إلى إنشاء "ردود فعل إجبارية" من الفرشاة - وهي طريقة تحكم تتيح للمستخدم الشعور بما يفعله الجهاز - لذلك يمكن تحسين طول الضربة لمراعاة كل من "الألم" المحتمل والوقت الذي يستغرقه الفرشاة.
الاختبارات الأولية تحافظ على رأس الإنسان - في الوقت الحالي - وبدلاً من ذلك تم إجراؤها على عدد من الشعر المستعار من أنواع وأنواع مختلفة من الشعر. قدم النموذج نظرة ثاقبة لسلوكيات التمشيط ، المتعلقة بعدد التشابكات ، وكيف يمكن التخلص منها بكفاءة وفعالية عن طريق اختيار أطوال مناسبة بالفرشاة. على سبيل المثال ، بالنسبة للشعر المجعد ، ستهيمن تكلفة الألم ، لذا كانت أطوال الفرشاة الأقصر هي الأمثل.
يريد الفريق في النهاية إجراء تجارب أكثر واقعية على البشر ، لفهم أداء الروبوت بشكل أفضل فيما يتعلق بتجربتهم للألم - وهو مقياس من الواضح أنه شخصي للغاية ، حيث يمكن أن يكون "اثنان" لشخص ما هو "ثمانية" آخر.
يقول هيوز: "للسماح للروبوتات بتوسيع قدراتها في حل المهام إلى مهام أكثر تعقيدًا مثل تنظيف الشعر بالفرشاة ، لا نحتاج فقط إلى معدات آمنة جديدة ، ولكن أيضًا فهم السلوك المعقد للشعر الناعم والألياف المتشابكة". "بالإضافة إلى تنظيف الشعر بالفرشاة ، يمكن تطبيق الأفكار التي يوفرها نهجنا على تنظيف ألياف المنسوجات أو ألياف الحيوانات بالفرشاة."
كتب هيوز الورقة إلى جانب طلاب الدكتوراه في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد ، توماس بولتون بلامب رييس ونيكولاس تشارلز. ماهاديفان من كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد ، قسم الفيزياء وعلم الأحياء العضوي والتطوري ؛ وأستاذة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومديرة CSAIL دانييلا روس. قاموا بتقديم الورقة في مؤتمر IEEE حول الروبوتات اللينة (RoboSoft) في وقت سابق من هذا الشهر.
تم دعم المشروع جزئيًا من قبل برنامج الحدود الناشئة في البحث والابتكار التابع لمؤسسة العلوم الوطنية بين معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا CSAIL ومختبر Soft Math في جامعة هارفارد.
