Новый робот покормит парализованного человека

Робот должен заменить сиделку при кормлении человека, нуждающегося в помощи.

Фото Eric Johnson/University of Washington.

Робот регулирует силу и угол нажатия в зависимости от вида пищи.

Фото Eric Johnson/University of Washington.

Инженеры из США разработали робота, который поможет поесть человеку, не способному справиться с этим ежедневным действием самостоятельно. Система распознаёт продукты на тарелке и вычисляет, как взять каждый из них, чтобы он не соскользнул с вилки и подопечному было удобно его съесть. Ожидается, что такая "рука" будет крепиться к инвалидным коляскам.

Разработку планируется представить в серии научных статей. Первая из них опубликована в журнале IEEE Robotics and Automation Letters группой во главе с Сиддхартхой Шринивасой (Siddhartha Srinivasa).

Как сообщается в пресс-релизе исследования со ссылкой на данные переписи населения 2010 года, в одних только Соединённых Штатах Америки около миллиона взрослых людей нуждаются в помощи во время еды.

"Наша цель в этом проекте – дать людям немного больше контроля над своей жизнью", – объясняет Шриниваса.

Прежде всего авторы задались вопросом, как берут еду с тарелки здоровые люди. Для этого они предоставили добровольцам тарелку с более чем десятком образцов разной пищи и попросили их "скормить" их манекену. Датчики, встроенные в "умную" вилку, записывали движения человека.

Оказалось, что люди используют целый набор разных стратегий. Если продукт очень мягкий, такой как очищенный банан, доброволец вонзал вилку под углом, чтобы кусочек не соскользнул с неё по пути ко рту. Если же речь шла о твёрдой моркови, человек специально раскачивал вилку, чтобы воткнуть её поглубже без лишних усилий.

Научить робота всем этим тонкостям было бы трудоёмкой задачей. Нельзя ли поступить проще? Чтобы проверить это, исследователи испытали систему, которая всегда вонзала вилку на определённую глубину, независимо от типа продукта.

Испытания показали, что такой алгоритм хорошо справляется с твёрдой пищей. Но мягкие кусочки, а также продукты с плотной кожицей и мягкой внутренней частью, вроде винограда или помидоров, оказались для него проблемой.

Таким образом, выяснилось, что робот, как и человек, должен регулировать угол и силу нажатия в зависимости от того, с каким продуктом он имеет дело. Для этого ему "подарили" специальную вилку, напечатанную на 3D-принтере. Степень деформации геля в прикреплённом к ней датчике указывала системе, насколько твёрд тот или иной кусочек, фактически заменяя ей тактильные ощущения.

Робот регулирует силу и угол нажатия в зависимости от вида пищи.

Однако премудрости трапезы на этом не заканчиваются. Важно ведь не только донести пищу до рта, но и взять её так, чтобы человеку было удобно её съесть. Например, маленький кусочек, который помещается в рот целиком, можно проткнуть посередине. А вот длинную морковь, от которой предполагается откусить кусок, лучше взять с одного конца и поднести ко рту другим. Этим тонкостям тоже пришлось научить систему.

Авторы протестировали своё детище на добровольцах, которых робот должен был накормить разными продуктами. Система компьютерного зрения распознавала кусочки пищи, а искусственная рука вонзала в неё вилку и отправляла в рот испытуемому. В целом тесты прошли успешно.

"В конечном итоге наша цель состоит в том, чтобы наш робот помогал людям обедать или ужинать самостоятельно, – заключает Шриниваса. – <…> Благодаря роботу медицинский работник может поставить тарелку, а потом заняться чем-нибудь другим, пока человек ест".

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о протезах рук, которые позволяют управляться с вилкой и открывать бутылки с водой, а также делать несколько вещей одновременно. Писали мы и про разработки, которые обеспечивают носителя "дополнительными пальцами" и даже ещё одной парой рук.