Robot lærer sig selv at klæde folk på

Mere end 1 million amerikanere har brug for daglig fysisk assistance for at klæde sig på på grund af skader, sygdom og høj alder. Robotter kunne potentielt hjælpe, men tøj og menneskekroppen er komplekse.

For at hjælpe med at imødekomme dette behov, en robot på Georgia Institute of Technology er ved at skubbe hospitalskjoler på folks arme. Maskinen bruger ikke øjnene, når den trækker i kluden. I stedet, den er afhængig af de kræfter, den føler, når den fører tøjet på en persons hånd, rundt om albuen og på skulderen.

Maskinen, en PR2, lærte sig selv på én dag, ved at analysere næsten 11, 000 simulerede eksempler på en robot, der sætter en kjole på en menneskelig arm. Nogle af disse forsøg var fejlfri. Andre var spektakulære fejl - den simulerede robot påførte farlige kræfter på armen, når kluden ville fange personens hånd eller albue.

Ud fra disse eksempler, PR2's neurale netværk lærte at vurdere de kræfter, der påføres mennesket. I en vis forstand, simuleringerne gjorde det muligt for robotten at lære, hvordan det føles at være det menneske, der modtager assistance.

"Folk lærer nye færdigheder ved at prøve og fejle. Vi gav PR2 den samme mulighed, " sagde Zackory Erickson, den ledende Georgia Tech Ph.D. studerende på forskerholdet. "At lave tusindvis af forsøg på et menneske ville have været farligt, endsige umuligt kedeligt. Men på kun én dag, ved hjælp af simuleringer, robotten lærte, hvad en person kan føle fysisk, mens han klæder sig på."

Robotten lærte også at forudsige konsekvenserne af at flytte kjolen på forskellige måder. Nogle bevægelser gjorde kjolen stram, trækker hårdt mod personens krop. Andre bevægelser gled kjolen glat langs personens arm. Robotten bruger disse forudsigelser til at vælge bevægelser, der klæder armen komfortabelt.

Efter succes med simulering, PR2 forsøgte at klæde folk på. Deltagerne sad foran robotten og så på, hvordan den holdt en kjole og gled den på deres arme. I stedet for vision, robotten brugte sin følesans til at udføre opgaven ud fra, hvad den lærte om kræfter under simuleringerne.

"Nøglen er, at robotten altid tænker fremad, " sagde Charlie Kemp, en lektor i Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering ved Georgia Tech and Emory University og det ledende fakultetsmedlem. "Det spørger sig selv, 'hvis jeg trækker kjolen denne vej, vil det forårsage mere eller mindre kraft på personens arm? Hvad ville der ske, hvis jeg gik den vej i stedet for?'"

Forskerne varierede robottens timing og tillod den at tænke så meget som en femtedel af et sekund ind i fremtiden, mens de lagde strategier om dens næste træk. Mindre end det fik robotten til at fejle oftere.

"Jo mere robotter kan forstå om os, jo mere de vil være i stand til at hjælpe os, " sagde Kemp. "Ved at forudsige de fysiske implikationer af deres handlinger, robotter kan yde assistance, der er mere sikker, mere behagelig og mere effektiv."

Robotten sætter i øjeblikket kjolen på den ene arm. Hele processen tager omkring 10 sekunder. Teamet siger, at det at klæde en person helt på er noget, der er mange skridt væk fra dette arbejde.