前言

美國(guó)格魯吉亞理工學(xué)院(Georgia InsTItute of Technology)的一支研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一款可利用力道感測(cè)并幫助人類穿衣服的機(jī)器人。這個(gè)叫做PR2的機(jī)器人，可以借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，來(lái)學(xué)習(xí)和提升自己的穿衣技能。

研究人員希望未來(lái)能讓機(jī)器人投入?yún)f(xié)助老人、生病或受傷的民眾完成每日穿衣服的工作。

通過(guò)視頻來(lái)感受一下▼

PR2幫助人類穿衣服并非透過(guò)視覺，而是透過(guò)接觸。它借由感受到的力道將衣服引導(dǎo)放至手臂上并理解下一個(gè)動(dòng)作該怎樣做。PR2通過(guò)分析超過(guò)1.1萬(wàn)部影片以及模擬將衣服放在手臂上的機(jī)器人，來(lái)告訴自己應(yīng)該如何完成任務(wù)。在一天的訓(xùn)練中，PR2 能夠模擬分析超過(guò) 11000 次的穿衣動(dòng)作。當(dāng)然，并不是每一次著裝都能完美完成，但可以利用像人類一樣的嘗試錯(cuò)誤的方法學(xué)習(xí)。

PR2可預(yù)測(cè)當(dāng)以某種方式移動(dòng)衣服后會(huì)發(fā)生的狀況，例如從某人身上拉開并以的正確方式穿上衣服。

研究團(tuán)隊(duì)的Charlie Kemp教授表示，PR2可以事先思考，例如它會(huì)自問(wèn)如果以某一種方式拉開衣服，會(huì)帶給人類手臂多少力道，如果利用其它方法結(jié)果又會(huì)怎樣。手臂是可回驅(qū)和電流控制的，所以PR2可以在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中操作；其手臂有一個(gè)被動(dòng)彈簧平衡系統(tǒng)，所以當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)，手臂也會(huì)浮起來(lái)。

在讓機(jī)器人開始為人類穿衣服的實(shí)驗(yàn)中，研究人員會(huì)在一旁觀察機(jī)器人并進(jìn)行改變或改善。他們通過(guò)改變機(jī)器人來(lái)預(yù)測(cè)下一個(gè)動(dòng)作的時(shí)間以及測(cè)試其執(zhí)行效率，結(jié)果是，當(dāng)將時(shí)間最多改變1/5時(shí)，機(jī)器人便能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)下一個(gè)動(dòng)作。目前PR2可以在10秒內(nèi)將病患的衣服穿進(jìn)手臂里，目測(cè)它無(wú)論在速度、安全性和外觀上都有很大提升的空間。研究人員希望開發(fā)出能更好幫助人類穿好衣服的機(jī)器人，以走進(jìn)普通家庭幫助那些需要長(zhǎng)期護(hù)理的人。

據(jù)了解，這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)名叫Willow Garage，業(yè)務(wù)就是為個(gè)人機(jī)器人應(yīng)用程序開發(fā)硬件和開源軟件。從其官網(wǎng)（http://www.willowgarage.com）了解到，他們目前推出的產(chǎn)品，包括PR2（機(jī)器人實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新平臺(tái)），TurtleBot（在業(yè)余愛好平臺(tái)上開發(fā)世界級(jí)的應(yīng)用程序），Texai/Beam（為企業(yè)和家庭提供最優(yōu)質(zhì)的遠(yuǎn)程服務(wù)），還有一個(gè)用于構(gòu)建機(jī)器人應(yīng)用程序的開源庫(kù)和工具ROS。通過(guò)對(duì)開源和開放平臺(tái)采用模型的研發(fā)，為個(gè)人機(jī)器人應(yīng)用程序在日常生活中的使用奠定基礎(chǔ)。

IEEE網(wǎng)站上最近有一篇關(guān)于PR2機(jī)器人擁抱人類的文章，其中有這樣一句話：知道如何給予好的擁抱是一項(xiàng)重要的生活技能，即使對(duì)于機(jī)器人也是如此。研究團(tuán)隊(duì)探討了機(jī)器人如何能夠更有效地設(shè)計(jì)和教授人類會(huì)喜歡的各種擁抱。下方視頻是不同的人類試驗(yàn)者對(duì)于機(jī)器人擁抱的不同反應(yīng)。

對(duì)于許多人來(lái)說(shuō)，擁抱是表達(dá)情感的一種自然方式，并且?guī)缀跏潜灸艿摹５珜?duì)于我們來(lái)說(shuō)，擁抱有時(shí)會(huì)有些尷尬，雖然它們看似一種簡(jiǎn)單的互動(dòng)，但一個(gè)好的擁抱涉及手臂、手和軀干的正確定位、適當(dāng)?shù)牧α恳约爸朗裁磿r(shí)候該放手。對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)，所有這些東西都需要明確，研究和量化，以致可以安全地?fù)肀祟惗粫?huì)弄疼人類。

參加實(shí)驗(yàn)的人表示，他們最喜歡“非常緊密的擁抱”，而且人們特別喜歡被機(jī)器人“輕微地?cái)D壓”。同樣，和機(jī)器人擁抱時(shí)，他們 不喜歡太短（1秒）的擁抱，以及時(shí)間太長(zhǎng)的擁抱。

著名的家庭治療師維吉尼亞薩提爾曾說(shuō)：“我們每天需要四個(gè)擁抱才能生存。我們每天需要八個(gè)擁抱來(lái)維護(hù)。我們每天需要12條擁抱才能成長(zhǎng)。有時(shí)候，我們處于新的或不舒服的境地，我們可能不在我們所愛的人身邊，這時(shí)我們更需要擁抱來(lái)提供支持和鎮(zhèn)靜效果。對(duì)機(jī)器人擁抱的研究，研究人員希望有朝一日可以利用技術(shù)為無(wú)論在何時(shí)何地的人提供情感支持和擁抱來(lái)益于身心健康。

除了構(gòu)建“擁抱機(jī)器人”的硬件組件之外，研究團(tuán)隊(duì)還有興趣整合一些新的軟件組件。利用計(jì)算機(jī)視覺，他們希望機(jī)器人知道一個(gè)人何時(shí)足夠靠近以可以開始舉起手臂擁抱，以及如何使用適當(dāng)?shù)南嗷ナ直畚恢谩?/span>

之后，他們還將探究如何能夠在遠(yuǎn)處增強(qiáng)個(gè)人關(guān)系。遠(yuǎn)程擁抱可能會(huì)使住在不同國(guó)家的家庭成員受益。在大學(xué)里受到壓力的學(xué)生會(huì)需要父母的擁抱，父母離異或經(jīng)常旅行的孩子會(huì)需要擁抱，家庭成員無(wú)法照顧到的護(hù)理院中的老年患者會(huì)需要擁抱……在這些情況下，一個(gè)人可以上網(wǎng)并自定義持續(xù)時(shí)間，上傳語(yǔ)音/視頻錄制內(nèi)容，也可以在接收者的背上添加揉搓或輕拍。然后，接收者可以通過(guò)短信或電子郵件發(fā)送代碼，他們可以在機(jī)器人上掃描以獲得他們定制的擁抱。

同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還希望使機(jī)器人能夠根據(jù)人類的面部表情以及他們?nèi)绾谓佑|機(jī)器人來(lái)感知一個(gè)人的心情。利用這些信息，機(jī)器人可以相應(yīng)地對(duì)人類做出回應(yīng)，即通過(guò)它擁抱人類的方式，來(lái)為一個(gè)人提供更高級(jí)的情感支持。

位于德國(guó)智能系統(tǒng)研究所的觸覺智能部門的Alexis E. Block和Katherine J. Kuchenbecker在芝加哥舉辦的HRI2018會(huì)議上還發(fā)表了題為“通過(guò)機(jī)器人擁抱情感支持人類”的演講。有興趣的朋友可以觀看了解~