En simpel teknik gør det muligt for robotter at genkende berøring og nærhed

Forskere ved University of Hertfordshire har for nylig foreslået en let og konfigurerbar teknik, der forbedrer en robots evne til at opfatte og interagere med mennesker i omgivelserne. Deres teknik, præsenteret i et papir, der på forhånd er offentliggjort på arXiv, bruger overkommelige Bluetooth low energy (BLE) -enheder. Blandt de mange mulige applikationer, det kan forbedre terapien til børn med autismespektrumforstyrrelse (ASD), tillader robotter at fungere som mæglere og overvåge børn i deres omgivelser.

"Jeg er interesseret i robotter, der kan interagere fuldstændigt autonomt uden ekstern kontrol og uden en ekstern computer, "Marcus M. Scheunemann, en af ​​forskerne, der gennemførte undersøgelsen, fortalte TechXplore. "Jeg startede mit arbejde på University of Hertfordshire for at udvikle robotter, der kan være mæglere under terapi for børn med autisme."

At udvikle robotter, der præcist kan genkende nærheden til og mellem børn, er en betydeligt udfordrende opgave. Det skyldes, at børn generelt er ret spontane i deres beslutningsprocesser, derfor, de kan bevæge sig meget og løbende ændre deres interaktionsstile. Dette gør det sværere for robotter at spore børn ved hjælp af traditionelle metoder såsom kameraer eller sensorer, især hvis en robot er mobil og har lidt beregningskraft.

De fleste eksterne sporingsenheder, der sender nærhedsoplysninger til robotter, har brug for mindst tre markører for at blive placeret på børn. Ud over, for at fungere korrekt skal de hele tiden være udvendigt slidt og permanent synlige.

Selvom oplysningerne fra mange eksisterende sporingsenheder typisk er nøjagtige, disse enheder kan være vanskelige at anvende på børn og begrænser typisk deres bevægelser til et enkelt udstyret rum. For at overvinde begrænsningerne ved eksisterende metoder, Scheunemann og hans kolleger udviklede en ny teknik, der gør det muligt for robotter at genkende berøring og nærhed til andre mennesker ved hjælp af BLE -enheder.

"Brug af BLE er en overkommelig måde at omgå problemerne med eksisterende sporingsteknikker, "Sagde Scheunemann." Når et barn bærer mindst ét ​​BLE -fyrtårn, en robot kan måle signalstyrken og udlede viden om, hvilket barn der interagerer på et givet tidspunkt, eller når det bliver rørt. Fyret kan være på størrelse med et møntcellebatteri og kan placeres i tøj eller hætter, uden at være synlig udefra, i modsætning til eksterne sporingsenheder. "

Den teknik, Scheunemann og hans kolleger har udviklet, kræver ikke et kamera og kan hurtigt beregne alle oplysninger ombord. Ud over, i modsætning til andre sporingsenheder, BLE-enhederne, som forskerne bruger, er billige og kan let købes på hylden.

For at teste deres teknik, forskerne udførte tre proof-of-concept-eksperimenter i et støjende laboratorium med en mobil sfærisk robot kaldet QueBall. Først, de brugte deres teknik til at forbedre robotens evne til at udlede oplysninger om individers nærhed i dets omgivende miljø.

I et andet forsøg, Scheunemann og hans kolleger brugte BLE -enhederne som berøringssensorer, giver QueBall mulighed for at genkende, hvornår den blev rørt. Endelig, de brugte deres teknik til at sætte robotten i stand til at skelne mellem forskellige interagerende individer.

"Den teknik, vi foreslår, gør det enkelt at have en robot som mægler til autistisk børneterapi, "Sagde Scheunemann." Ved hjælp af vores metode, en robot kan udlede nærhedsoplysninger om et givet barn, uden behov for at kalibrere et kamera til miljøet eller til ændringer i miljøet. Denne teknologi kan også skaleres til andre human-robot-interaktionsscenarier, hvor der er behov for nærhedsoplysninger til et menneske. "

I deres evalueringer, Scheunemann og hans kolleger fandt ud af, at observation af den rå modtagne signalstyrke (RSS) mellem forskellige BLE -enheder forbedrede en robots interaktioner med mennesker betydeligt. I fremtiden, deres teknik kunne fremme mere adaptiv adfærd i robotter, der opererer i forskellige indstillinger. For eksempel, det kunne lette ansættelsen af ​​robotter som terapimæglere for børn med ASD.

"I vores fremtidige arbejde, vi planlægger at bruge denne teknologi til at udstyre robotter med BLE -scannere, så de let kan udlede oplysninger relateret til nærheden til og mellem interagerende mennesker. "

© 2019 Science X Network