使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的界面系統(tǒng)可以幫助具有嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)障礙的個(gè)體操作人形機(jī)器人來自己進(jìn)食并執(zhí)行常規(guī)的個(gè)人護(hù)理任務(wù)，例如刮癢和涂抹潤膚露?；赪eb的界面顯示環(huán)境的“機(jī)器人視野”，以幫助用戶通過機(jī)器與世界互動(dòng)。
該系統(tǒng)在PLOS ONE期刊中有所描述，可以幫助那些沒有經(jīng)驗(yàn)的復(fù)雜機(jī)器人系統(tǒng)的人們使復(fù)雜的機(jī)器人更有用。研究參與者使用標(biāo)準(zhǔn)輔助計(jì)算機(jī)訪問技術(shù)(例如眼動(dòng)儀和頭部跟蹤器)與機(jī)器人界面進(jìn)行交互，他們已經(jīng)使用這些技術(shù)來控制他們的個(gè)人計(jì)算機(jī)。
該論文報(bào)道了兩項(xiàng)研究，顯示這種“機(jī)器人體代理” - 它可以執(zhí)行類似于人類的任務(wù) - 可以改善用戶的生活質(zhì)量。這項(xiàng)工作可以為開發(fā)速度更快，功能更強(qiáng)的輔助機(jī)器人奠定基礎(chǔ)。
“我們的研究結(jié)果表明，患有嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)缺陷的人可以使用機(jī)器人身體替代品來改善他們的生活質(zhì)量，”最近喬治亞理工學(xué)院博士Phillip Grice說。畢業(yè)生是論文的第一作者。“我們邁出了第一步，讓某人能夠購買適當(dāng)類型的機(jī)器人，將它放在家中并從中獲得真正的好處。”
作為身體代理人的能力，由具有嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)缺陷的個(gè)體遠(yuǎn)程控制的PR2在佐治亞理工學(xué)院的研究實(shí)驗(yàn)室中獲得了一杯。
來自喬治亞理工學(xué)院和埃默里大學(xué)Wallace H. Coulter生物醫(yī)學(xué)工程系的Grice和Charlie Kemp教授使用由Willow Garage制造的PR2移動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行這兩項(xiàng)研究。輪式機(jī)器人具有20個(gè)自由度，兩個(gè)臂和一個(gè)“頭部”，使其能夠操縱諸如水瓶，毛巾，發(fā)刷甚至電動(dòng)剃須刀之類的物體。
“我們的目標(biāo)是讓人們有限地利用自己的身體進(jìn)入機(jī)器人身體，這樣他們就能以新的方式與世界互動(dòng)，”坎普說。
在他們的第一項(xiàng)研究中，Grice和Kemp在互聯(lián)網(wǎng)上為一組15名嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)障礙的參與者提供了PR2。參與者學(xué)會(huì)了遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，使用他們自己的輔助設(shè)備來操作鼠標(biāo)光標(biāo)以執(zhí)行個(gè)人護(hù)理任務(wù)。百分之八十的參與者能夠操縱機(jī)器人拿起一個(gè)水瓶并將其帶到人體模型的口中。
機(jī)器人身體代理可以幫助有嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)缺陷的人與世界互動(dòng)。在這里，加利福尼亞男子亨利埃文斯幫助喬治亞理工學(xué)院的研究人員改進(jìn)了基于網(wǎng)絡(luò)的界面，他使用機(jī)器人來刮胡子。(圖片來源：Henry Clever / Phillip Grice，佐治亞理工學(xué)院)
“與健全人士相比，機(jī)器人的能力有限，”格萊斯說。“但是參與者能夠有效地執(zhí)行任務(wù)，并且在臨床評估方面表現(xiàn)出了改進(jìn)，這些評估測量了他們操縱物體的能力，而不是他們在沒有機(jī)器人的情況下能夠做到的事情。”
在第二項(xiàng)研究中，研究人員為Henry Evans提供了PR2和界面系統(tǒng)，Henry Evans是一名加州男子，自2011年以來一直幫助佐治亞理工學(xué)院的研究人員研究和改進(jìn)輔助機(jī)器人系統(tǒng)。埃文斯對他的身體控制非常有限，測試了機(jī)器人在他的家中七天不僅完成了任務(wù)，而且還設(shè)計(jì)了新的用途，同時(shí)結(jié)合兩個(gè)機(jī)器人手臂的操作 - 使用一只手臂控制毛巾，另一只手用刷子。
埃文斯說：“這個(gè)系統(tǒng)對我來說非常自由，因?yàn)樗刮夷軌蛟谥酗L(fēng)后第一次獨(dú)立操縱我的環(huán)境。”“對于其他人來說，當(dāng)他和另外15個(gè)人客觀地測試這個(gè)系統(tǒng)時(shí)，我很高興看到菲爾獲得了壓倒性的積極成果。”
研究人員很高興Evans開發(fā)了機(jī)器人的新用途，將兩臂的運(yùn)動(dòng)以他們沒有預(yù)料到的方式結(jié)合起來。
“當(dāng)我們讓亨利免費(fèi)使用機(jī)器人一周時(shí)，他發(fā)現(xiàn)了使用它的新機(jī)會(huì)，這是我們沒有預(yù)料到的，”格萊斯說。“這很重要，因?yàn)榻裉炜捎玫脑S多輔助技術(shù)都是為非常特殊的目的而設(shè)計(jì)的。亨利所表明的是，這個(gè)系統(tǒng)在提供幫助和賦予用戶權(quán)力方面非常強(qiáng)大。這方面的機(jī)會(huì)可能非常廣泛。“
界面允許埃文斯在很長一段時(shí)間內(nèi)在床上照顧自己。“接口系統(tǒng)最有用的方面是我可以完全獨(dú)立地操作機(jī)器人，只需要使用非常直觀的圖形用戶界面進(jìn)行小的頭部運(yùn)動(dòng)，”Evans說。
基于Web的界面向用戶展示了位于機(jī)器人頭部的攝像頭的世界。覆蓋在視圖上的可點(diǎn)擊控件允許用戶在家中或其他環(huán)境中移動(dòng)機(jī)器人并控制機(jī)器人的手和手臂。例如，當(dāng)用戶移動(dòng)機(jī)器人的頭部時(shí)，屏幕會(huì)將鼠標(biāo)光標(biāo)顯示為一對眼球，以顯示用戶點(diǎn)擊時(shí)機(jī)器人的外觀。單擊機(jī)器人手周圍的光盤允許用戶選擇動(dòng)作。在機(jī)房周圍駕駛機(jī)器人時(shí)，界面上光標(biāo)后面的線條表示它將行進(jìn)的方向。
圍繞簡單的單鍵鼠標(biāo)操作構(gòu)建界面允許具有一系列殘疾的人使用界面而無需冗長的訓(xùn)練課程。
“擁有一個(gè)可以操作各種身體障礙的人的界面意味著我們可以提供對廣泛人群的訪問，這是一種通用設(shè)計(jì)，”Grice指出。“由于它的能力，這是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，因此我們必須克服的挑戰(zhàn)是讓那些對自己身體控制非常有限的人可以使用它。”
雖然研究結(jié)果證明了研究人員的目的，但肯普同意可以進(jìn)行改進(jìn)?，F(xiàn)有系統(tǒng)很慢，用戶犯的錯(cuò)誤會(huì)造成嚴(yán)重的挫折。不過，他說，“人們今天可以使用這項(xiàng)技術(shù)，并從中獲益。”
Evans建議，PR2的成本和尺寸需要大幅降低才能使系統(tǒng)具有商業(yè)可行性。肯普說，這些研究指出了一種新型輔助技術(shù)的方法。
“基于這項(xiàng)研究，我認(rèn)為機(jī)器人身體代理可以為用戶帶來顯著的好處，”Kemp補(bǔ)充道。
