Sehen durch einen Roboter in die Augen hilft Menschen mit schweren motorischen Beeinträchtigungen

Ein interface-system, die nutzt augmented reality-Technologie könnte helfen, Personen mit schweren motorischen Beeinträchtigungen bedienen, ein humanoider Roboter, der sich selbst zu ernähren und Durchführung von routine-persönliche Betreuung-Aufgaben, wie eine juckende Stelle zu kratzen und Anwendung der Haut-lotion. Die web-basierte Benutzeroberfläche zeigt „robot‘ s eye view“ der Umgebung, um Benutzern zu helfen, interagieren mit der Welt durch die Maschine.

Das system, beschrieben 15. März in der Zeitschrift PLOS ONE, könnte dazu beitragen, dass anspruchsvolle Roboter mehr nützlich, um Menschen, die nicht über Erfahrung komplexe Roboter-Systeme. Teilnehmer der Studie interagieren mit dem Roboter-interface mit standard-unterstützende computer-Technologien — wie eye-Tracker und head-Tracker-dass Sie bereits die Kontrolle über Ihre persönlichen Computer.

Das Papier berichtet über zwei Studien, die zeigen, wie eine solche „Roboter-Körper zu entwickeln“ – können Aufgaben, ähnlich wie beim Menschen-könnte die Verbesserung der Lebensqualität für die Benutzer. Die Arbeit könnte eine Grundlage für die Entwicklung schneller und leistungsfähiger assistive Roboter.

„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Menschen mit schweren motorischen Defiziten eine Verbesserung Ihrer Lebensqualität mithilfe von Roboter-Körper zu entwickeln“, sagte Phillip Grice, eine aktuelle Georgia Institute of Technology Ph. D.-Absolvent, ist der erste Autor des Papiers. „Wir haben den ersten Schritt in Richtung macht es möglich, für jemanden zu kaufen, eine angemessene Art der Roboter, haben es in Ihrer Heimat-und daraus echten nutzen.“

Grice und Professor Charlie Kemp von der Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering an der Georgia Tech und Emory University verwendet ein PR2 mobile manipulator hergestellt von Willow Garage für die zwei Studien. Die fahrbare Roboter hat 20 Freiheitsgrade, mit zwei Armen und einem „Kopf“, gibt es die Möglichkeit, um Objekte zu manipulieren, wie Wasser-Flaschen, Waschlappen, Haarbürsten und sogar einen elektrischen Rasierer.

„Unser Ziel ist es, den Menschen mit eingeschränkter Nutzung Ihrer eigenen Körper Zugang zur Roboter-Körper, so können Sie interagieren mit der Welt auf neue Weise“, sagte Kemp.

In Ihrer ersten Studie, Grice und Kemp aus der PR2 verfügbar über das internet, um eine Gruppe von 15 Teilnehmern mit schweren motorischen Beeinträchtigungen. Die Teilnehmer lernten die Steuerung der Roboter aus der Ferne, mit Ihren eigenen Hilfsmitteln zu bedienen, eine Maus zu führen, eine persönliche Betreuung Aufgabe. Achtzig Prozent der Teilnehmer waren in der Lage zu manipulieren, um die Roboter zu Holen, eine Flasche Wasser und bringen es auf den Mund der Puppe.

„Im Vergleich zu wehrfähigen Personen, die die Fähigkeiten des Roboters begrenzt sind“, Grice sagte. „Aber die Teilnehmer waren in der Lage, Aufgaben effektiv und zeigte eine Verbesserung der klinischen Bewertung, der misst Ihre Fähigkeit, zu manipulieren Objekte im Vergleich zu dem, was Sie wäre in der Lage gewesen, das zu tun, ohne den Roboter.“

In der zweiten Studie, die Wissenschaftler der PR2-und interface-system an Henry Evans, ein California Mann, der geholfen hat die Georgia Tech-Forscher studieren und zu verbessern assistive robot-Systeme seit 2011. Evans, der hat eine sehr eingeschränkte Kontrolle über seinen Körper, testete den Roboter in seiner Heimat für sieben Tage und nicht nur abgeschlossene Aufgaben, sondern entwickeln auch neuartige verwendet die Kombination der Betrieb der beiden Roboter-Arme gleichzeitig — mit einem arm, um zu kontrollieren, ein Waschlappen und die andere, mit einem Pinsel.

„Das system war sehr befreiend für mich, dass es mir ermöglicht, unabhängig zu manipulieren, meine Umgebung zum ersten mal seit meinem Schlaganfall,“ sagte Evans. „Mit Rücksicht auf andere Menschen, ich war begeistert zu sehen, Phil bekommen überwiegend positive Ergebnisse, wenn er Objektiv getestet, das system mit 15 anderen Menschen.“

Die Forscher waren froh, dass Evans entwickelte neue Einsatzmöglichkeiten für den Roboter, das kombinieren der Bewegung der beiden Arme in einer Weise, die Sie nicht erwartet hatte.

„Wenn wir gab Henry kostenloser Zugang zu den robot seit einer Woche, fand er neue Möglichkeiten für die Verwendung von es, dass hatten wir nicht erwartet“, sagte Grice. „Dies ist wichtig, weil viel von der unterstützenden Technologie, die heute verfügbar ist ausgelegt für sehr spezifische Zwecke. Was Henry gezeigt hat, ist, dass dieses system ist mächtig in Hilfe und neue Möglichkeiten für Anwender. Die Chancen für diese potenziell sehr breit.“

Die Schnittstelle erlaubt Evans zu kümmern, für sich selbst im Bett über einen längeren Zeitraum. „Die hilfreichsten Aspekt des interface-system war, dass ich operieren die Roboter völlig eigenständig, mit nur kleinen Kopfbewegungen über eine äußerst intuitive grafische Benutzeroberfläche,“ Evans sagte.

Die web-basierte Oberfläche zeigt dem Nutzer, was die Welt sieht aus wie von Kameras befindet sich in der Roboter den Kopf. Anklickbare Steuerelemente überlagert, die anzeigen können die Benutzer den Roboter bewegen sich in einem Heim-oder anderen Umgebung und Steuern die Roboter an den Händen und Armen. Wenn der Anwender bewegt der Roboter den Kopf, zum Beispiel, zeigt der Bildschirm die Maus-cursor als ein paar Augäpfel zu zeigen, wo die Roboter Aussehen wird, wenn der Benutzer klickt. Klick auf einer disc rund um die Roboter-Hände können Benutzer wählen Sie eine motion. Während der Fahrt des Roboters in einem Raum, Zeilen nach dem cursor auf das interface zeigen die Richtung in die er Reisen wird.

Aufbau der Schnittstelle, um die Maßnahmen von einer einfachen ein-Tasten-Maus ermöglicht es Menschen mit einer Reihe von Behinderungen auf die Schnittstelle ohne langwierige Schulungen.

„Eine Schnittstelle, die Individuen mit einer Vielzahl von körperlichen Beeinträchtigungen arbeiten können heißt, wir können den Zugang zu einem breiten Spektrum von Menschen, eine form der universal design“, Grice erwähnt. „Wegen seiner Fähigkeit, dieses ist ein sehr Komplexes system, so dass die Herausforderung, die wir zu überwinden hatten, war, es zu machen zugänglich für Personen, die sehr eingeschränkte Kontrolle über Ihre eigenen Körper.“

Während die Ergebnisse der Studie belegen, was die Forscher hatten dargelegt, um zu tun, Kemp willigt ein, dass Verbesserungen vorgenommen werden können. Das bestehende system ist langsam, und die Fehler, die von Benutzern erstellt deutliche Rückschläge. Noch, sagte er, „die Leute könnten den Einsatz dieser Technologie heute und daraus wirklich nutzen ziehen.“

Die Kosten und die Größe der PR2 wäre müssen deutlich reduziert werden, damit das system wirtschaftlich werden, Evans vorgeschlagen. Kemp sagt, dass diese Studien weisen den Weg in eine neue Art von Hilfsmittel.

„Es scheint mir plausibel, basierend auf dieser Studie, dass Roboter-Körper Surrogate könnten, bieten erhebliche Vorteile für die Nutzer,“ Kemp Hinzugefügt.