Forskere udvikler et humanoidt robotsystem til at lære Tai Chi

Zhi Zhengs robot er dygtig til Tai Chi, og hendes forskerhold håber, at den snart vil lede en klasse af ældre voksne på et lokalt samfundscenter. Hendes robot er mere end en sød følgesvend. Det kan hjælpe med at forbedre kognitiv funktion og give indsigt i, hvordan mennesker interagerer med robotter i forskellige omgivelser.

Zheng, en assisterende professor i biomedicinsk teknik ved RIT's Kate Gleason College of Engineering, udviklede en sofistikeret humanoid robot som en del af sin forskning i hjælpeteknologi.

Med ekspertise i udvikling af robotteknologi og virtual reality-systemer udforsker Zhengs arbejde menneske-maskine intelligens. Hun er en del af et større RIT tværfagligt team, der bruger kunstig intelligens (AI) og robotteknologi til at designe hjælpeteknologier, der kan påvirke mental sundhed.
"Min vigtigste forskningsretning er for personer med udviklingsforstyrrelser. Mange kerneteknologier er kan overføres til andre populationer såsom ældre voksne med mild kognitiv svækkelse," sagde Zheng, der leder Intelligent Interaction Research Lab. Laboratoriet er fokuseret på adskillige finansierede teknologimedierede initiativer, herunder sundhedspleje til ældre voksne med flere kroniske lidelser og interventioner til personer med autismespektrumforstyrrelse (ASD).

Tai Chi-lederen er en NAO-robot, og selvom den kun er omkring 2 fod høj, er det et meget sofistikeret system, der kan programmeres med specifikke funktioner og opgaver.

"Vi behøver ikke bygge vores egen robothardware, fordi der er gode kommercielle platforme til rådighed. Hvordan det opfører sig afhænger udelukkende af, hvordan vi designer kontrolprogrammerne. Den centrale del af vores forskning er, hvordan vi styrer robotterne til at gøre det kognitive og fysisk instruktion korrekt," sagde Zheng. "Roboten ved ikke rigtig, hvordan den skal opføre sig, når den kommer ud af boksen. Vi lærer den, hvordan den fungerer."

At lære det Tai Chi var en af ​​disse funktioner.

En populær krop-sind-øvelse, Tai Chi består af koreograferede bevægelser, meditation og korrekt vejrtrækning. Forskellige bevægelser kræver, at udøveren stoler på mange kognitive funktioner såsom arbejdshukommelse og visuel-rumlig behandling for at huske de mønstrede gestus. Bevægelse stimulerer blodgennemstrømningen gennem hjernen, og for ældre voksne har dette vist sig at være gavnligt for lang levetid, hukommelse og indlæring.

Brug af robotter som facilitatorer er et voksende forskningsfelt, og Zheng har set bevægelse fra laboratoriebaseret arbejde til lokalsamfundsbaserede feltstudier.

"Der er en stor forskel. Alt i laboratoriet er kontrolleret, og folk kan være nervøse og forsigtige. Det afspejler ikke rigtig deres naturlige reaktioner," sagde hun. "Nu forsøger feltet at forstå og studere, hvad hvis vi flytter teknologien ud af ingeniørbygningen til for eksempel et forsamlingshus? Folk er afslappede, og deres reaktioner vil være mere naturlige ved brug af ny teknologi. Teknologien skal let kontrolleres af en ikke-ekspert – der relaterer sig til vores grænsefladedesign. Vi ønsker, at vores robot skal betjenes af en leder eller en socialrådgiver i samfundscentret – fordi teknologien er designet til at tjene mennesker. Den skal passe ind i samfundet."

Noget arbejde på stedet blev sat på pause i kort tid under pandemien, men er siden genoptaget med Zheng i spidsen for et forskerhold, der inkluderer Victor Perotti, professor ved Saunders College of Business; Yong Tai Wang, dekan for College of Health Sciences and Technology; Peter Bajorski, professor i statistik ved College of Science.

Wang har mere end 20 års erfaring med at instruere og praktisere Tai Chi, og Bajorski har tidligere arbejdet sammen med Zheng om en separat bevilling fra Department of Health and Human Services til at måle aspekter af ASD. Sammen med forskning inden for området Theory of Mind – studiet af menneske-robot-interaktioner og effektiviteten af ​​at bruge robotter som forskningsfacilitatorer – kombinerer holdet psykologi og interpersonel kommunikation med applikationer bygget på menneskecentreret kunstig intelligens, en af RITs centrale forskningsområder.

"Jeg tænker på mig selv som en bruger og opbygger af kunstig intelligens, fordi jeg designer mine egne systemrammer, mine egne algoritmer. De er mere elementære i AI-spektret," sagde hun. "Og jeg ser også på andres arbejde for at tilføje til min forskning. Jeg står på skuldrene af giganter!" + Udforsk yderligere

Menneskelignende robotter kan opfattes som havende mentale tilstande