Роботска рука опремљена четком за косу помаже у задацима чешљања и може бити предност у подешавањима за помоћну негу.
Поставка роботске руке је опремљена сензоризованом меком четком и уз помоћ камере да проучава сложену природу манипулисања и чешљања влакана косе. Кредит: Фотографија љубазношћу МИТ ЦСАИЛ
Уз брзо растуће захтеве за здравствени систем, медицинске сестре обично проводе 18 до 40 процената свог времена обављајући директне задатке неге пацијената, често за многе пацијенте и са мало времена. Роботи за личну негу који чешљају косу могу пружити значајну помоћ и олакшање.
Ово може изгледати као заиста радикалан облик „неге о себи“, али лукави роботи за ствари попут бријања, прања косе и шминкања нису нови. Године 2011, технолошки гигант Панасониц развио је робота који је могао да пере, масира, па чак и суши косу, експлицитно дизајниран да помогне „безбедном и удобном животу старијих и особа са ограниченом покретљивошћу, уз смањење терета неговатеља“.
Ботови за чешљање косе су се, међутим, показали као мање истражени, водећи научници из МИТ-Лабораторија за рачунарске науке и вештачку интелигенцију (ЦСАИЛ) и Лабораторија за меку математику на Универзитету Харвард за развој роботске руке са сензоризованом меком четком. Робот је опремљен камером која му помаже да „види“ и процени коврчавост, тако да може да планира деликатно и временски ефикасно чишћење.
Контролна стратегија тима је прилагодљива степену запетљавања у снопу влакана, и они су „РобоВиг“ ставили на тест чешљањем перика у распону од равне до веома коврџаве косе.
Иако хардверска поставка РобоВига изгледа футуристички и сјајно, основни модел влакана косе је оно што га чини куцањем. ЦСАИЛ постдоц Јосие Хугхес и њен тим одлучили су да представе уплетену косу као скупове испреплетених двоструких спирала - мисли класично ДНК праменови. Овај ниво грануларности пружио је кључни увид у математичке моделе и контролне системе за манипулисање сноповима меких влакана, са широким спектром примена у текстилној индустрији, нези животиња и другим влакнастим системима.
„Развијањем модела замршених влакана, из перспективе засноване на моделу, разумемо како се длачице морају запетљати: почевши од дна и полако напредујући према горе како бисмо спречили „заглављивање“ влакана“, каже Хјуз, главни аутор рад о РобоВигу. „Ово је нешто што су сви који су очешљали косу научили из искуства, али сада можемо да демонстрирамо кроз модел и користимо за информисање робота.
Овај задатак је замршен. Свака глава косе је другачија, а сложена интеракција између длачица приликом чешљања може лако довести до чворова. Штавише, ако се користи погрешна стратегија чешљања, процес може бити веома болан и штетан за косу.
Претходна истраживања у домену чешљања углавном су се бавила механичким, динамичким и визуелним особинама косе, за разлику од РобоВиг-овог префињеног фокуса на понашање запетљавања и чешљања.
Да би чешљали косу и манипулисали косом, истраживачи су додали сензоризовану четку са меким чекињама на руку робота, како би омогућили мерење сила током чешљања. Они су комбиновали ову поставку са нечим што се зове „контролни систем затворене петље“, који узима повратне информације са излаза и аутоматски изводи радњу без људске интервенције. Ово је створило "повратну информацију силе" од четке - контролни метод који омогућава кориснику да осети шта уређај ради - тако да се дужина потеза може оптимизовати како би се узела у обзир и потенцијални "бол" и време потребно за четкање.
Иницијални тестови су сачували људску главу - за сада - и уместо тога урађени су на бројним перикама различитих стилова и типова косе. Модел је пружио увид у понашање чешљања, у вези са бројем заплета, и како се оне могу ефикасно и ефективно уклонити одабиром одговарајућих дужина чешљања. На пример, за коврџаву косу, цена бола би доминирала, тако да су краће дужине четкица биле оптималне.
Тим жели да на крају изведе реалистичније експерименте на људима, како би боље разумео перформансе робота у односу на њихово искуство бола - метрика која је очигледно веома субјективна, јер би "два" једне особе могла бити "осам" друге.
„Да бисмо омогућили роботима да прошире своје способности решавања задатака на сложеније задатке као што је четкање косе, потребан нам је не само нови безбедан хардвер, већ и разумевање сложеног понашања меке косе и замршених влакана“, каже Хјуз. „Поред чешљања косе, увиди добијени нашим приступом могли би се применити на четкање влакана за текстил или животињска влакна.
Хјуз је написао рад заједно са докторантима Факултета инжењерских и примењених наука Универзитета Харвард Томасом Болтоном Плумб-Рејесом и Николасом Чарлсом; професор Л. Махадеван са Харвардске школе за инжењерство и примењене науке, Одсек за физику и организмску и еволуциону биологију; и професор МИТ и директор ЦСАИЛ Даниела Рус. Они су представили рад виртуелно на ИЕЕЕ конференцији о мекој роботици (РобоСофт) раније овог месеца.
Пројекат је делимично подржан од стране Програма Емергинг Фронтиерс ин Ресеарцх анд Инноватион Националне научне фондације између МИТ ЦСАИЛ и Софт Матх Лаб на Харварду.
