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Un aiuto robotico
Un nuovo robot di Georgia Tech comprende i comandi impartiti utilizzando uno strumento semplice: un puntatore laser standard. In un video dimostrativo, una persona sdraiata su una sedia accende un laser verde e lo addestra su un telefono cordless sul pavimento a pochi metri di distanza. Un robot sottile di cinque piedi e sette pollici chiamato Elevated Engagement, o El-E in breve, si fissa al telefono, si sposta, lo afferra e lo riporta all'utente in una versione robotica di recupero.
Pronto per il recupero: Il nuovo robot di assistenza domiciliare della Georgia Tech si trova all'incirca all'altezza di un uomo, con due occhi della telecamera che possono puntare sul punto proiettato da un puntatore laser. Il suo braccio dotato di sensore lungo circa 60 cm può estendersi fino a terra o fino ai tavoli per raccogliere oggetti leggeri.
Mentre i robot da compagnia si stanno facendo strada nelle nostre case da un po' di tempo, dagli animali domestici digitali Furbys e Tamagotchi al cucciolo di foca terapeutico Paro, El-E è un passo avanti verso un robot automatizzato che può, ad esempio, ripulire un'intera casa o lavare i piatti. Rimangono ancora molti ostacoli, tuttavia, in aree come la navigazione, l'afferrarsi e la comunicazione.
El-E, costruito dall'Healthcare Robotics Lab presso la Georgia Tech, è il primo robot ad essere guidato dal puntamento laser, un metodo più preciso del gesto o del linguaggio umano, che i ricercatori di robotica hanno provato in passato. Secondo il ricercatore principale del progetto, Carlo Kemp , l'approccio è stato in parte ispirato dai tetraplegici che comunicano con le scimmie aiutanti tramite laser. È un'interfaccia point-and-click, afferma Kemp. Gli utenti puntano il laser verso ciò che vogliono e poi verso dove vogliono che vada: su se stessi, su un'altra persona o su un'altra superficie.
Inoltre, El-E è anche il primo robot a recuperare autonomamente oggetti da superfici di altezze variabili in un ambiente non mappato. Sebbene i robot abbiano già raggiunto oggetti su tavoli e scaffali, avevano sempre bisogno di conoscere il layout di un ambiente statico. El-E, al contrario, può lavorare in una nuova stanza senza mappa e interagire con tavoli nuovi o spostati utilizzando il proprio laser integrato per rilevare le superfici.
Multimedia
Guarda il nuovo robot assistente El-E di Georgia Tech in azione.
Il laboratorio di Kemp sta sviluppando il robot in collaborazione con Julie Jacko, direttrice dell'Institute for Health Informatics e professore all'Università del Minnesota, e Jonathan Glass, che dirige un centro a Emory che si occupa di sclerosi laterale amiotrofica, o SLA (malattia di Lou Gehrig). ). Il team ha utilizzato diversi componenti standard per costruire la maggior parte del bot e ha aggiunto la nuova interfaccia del puntatore laser alla sua testa. La prima parte dell'interfaccia è una telecamera accoppiata ad uno specchio iperbolico che la rende omnidirezionale in modo da poter vedere qualsiasi oggetto illuminato dal puntatore. Il robot ruota i suoi due occhi, telecamere ad alta risoluzione, finché non si trovano di fronte al punto creato dal puntatore laser. Il robot triangola quindi le informazioni dalle telecamere per stimare la posizione dell'oggetto nello spazio tridimensionale. Una volta che El-E individua un oggetto, dichiara il suo successo pronunciando la parola ding e ruotando verso di esso.
L'uso di un puntatore laser su El-E apre un modo completamente nuovo per le persone di interagire con i robot, afferma Andrea Nga , professore di informatica alla Stanford University, che ha seguito da vicino il lavoro di Kemp. Penso che questo sia un modo di interagire con i robot che si rivelerà utile in molte altre applicazioni.
Per iniziare il processo di raccolta di un oggetto, El-E utilizza il suo telemetro laser per capire se l'oggetto si trova sul pavimento o su una superficie elevata. Se è sul pavimento, El-E si muove verso l'oggetto e abbassa il suo telemetro laser per scansionare il pavimento. Se l'oggetto è sopraelevato, El-E utilizza il telemetro per identificare il bordo della superficie del tavolo o della scrivania dove l'oggetto è appoggiato. Una volta agganciato al tavolo, El-E scansiona la superficie e utilizza una telecamera sulla mano per guardare in basso e segmentare visivamente l'oggetto, supponendo che il tavolo abbia una trama visiva uniforme. Finora, El-E può scegliere correttamente un oggetto tra gli altri, purché siano distanziati. Il team non ha ancora testato oggetti raggruppati o sovrapposti.
Studente veloce: El-E è in grado di recuperare oggetti che un essere umano indica con un laser portatile. Qui, El-E porge al suo creatore Charles Kemp un asciugamano di stoffa, tradizionalmente un oggetto difficile da raccogliere per i robot a causa della sua malleabilità. Utilizzando sensori visivi e tattili sul braccio e sulla mano, il robot può afferrare oggetti che non ha mai incontrato prima.
La pinza a mano scende e si orienta nel modo migliore per afferrare l'oggetto, mentre i sensori sulla punta delle dita impediscono alla mano di schiacciare l'oggetto o di lasciarlo sfuggire dalla presa. Se El-E non riesce ad afferrare l'oggetto la prima volta che ci prova, il suo sistema di feedback si attiva per rivalutare la posizione dell'oggetto con il telemetro laser e provare altri orientamenti con la pinza. Avere il robot che sa che ha fallito e provare diverse strategie migliora significativamente le prestazioni, dice Kemp. Mentre i robot possono svolgere compiti complessi in ambienti rigidamente controllati come una fabbrica di automobili, situazioni e oggetti imprevedibili sono, in questo momento, la rovina di un robot. In passato, i ricercatori hanno chiesto ai robot di memorizzare la forma degli oggetti. Attualmente, una serie di ricercatori sta insegnando ai robot a identificare nuovi oggetti in modi diversi. Il robot Ng's Stair, ad esempio, si basa su tecniche di apprendimento automatico, attraverso le quali viene mostrato come raccogliere tipi di oggetti fino a quando non escogita le proprie strategie. (Vedi Il tuo assistente personale robotico.)
Finora, El-E può raccogliere tazze, bottiglie, telefoni e strofinacci (difficile per i robot a causa della loro informe). Quando El-E ha afferrato un oggetto, emette un bizzarro tuo zio di Bob e segue il laser fino all'utente o a una superficie designata. Usando il software di rilevamento facciale standard, El-E proclama che la forma di vita è stata rilevata mentre offre l'oggetto.
El-E è una dimostrazione molto convincente di ciò che è possibile oggi, afferma Josh Smith , un ricercatore senior presso Intel Research Seattle, che lavora sulla presa robotica. Aggiunge che El-E è solo l'inizio. I ricercatori devono ancora capire come i robot possano afferrare oggetti di forma più complessa o più pesanti, nonché oggetti in ambienti disordinati o conservati tra molti oggetti identici (ad esempio le forchette in un cassetto). Il continuo sviluppo del recupero dei robot è essenziale, afferma Smith, perché è un elemento costitutivo da cui è possibile costruire molte altre applicazioni per robot personali e potenzialmente anche militari.
Penso che un giorno in futuro, i robot domestici saranno comuni nelle nostre case come oggi le auto nel nostro garage, e altrettanto indispensabili, dice Ng, che sta insegnando al suo robot Stair a cuocere nel microonde un burrito congelato. Sebbene esistano l'hardware e i macchinari per realizzare assistenti robot completamente funzionanti, il software deve essere migliorato prima che le persone abbiano robot che riordinano le loro case, afferma Ng.
Oltre a semplificare la vita quotidiana delle persone, gli aiutanti robot sarebbero in grado di consentire agli anziani e alle persone con disabilità motorie di vivere in modo più indipendente. Ad esempio, El-E potrebbe recuperare una bottiglia di prescrizione o un telefono caduto, cosa che potrebbe essere impossibile per una persona con gravi disabilità. Il prossimo passo per El-E è lavorare con persone con SLA, una devastante malattia neurodegenerativa che compromette gravemente la mobilità. C'è un'enorme opportunità per migliorare la qualità della vita delle persone e avere un impatto sull'assistenza sanitaria, afferma Kemp. Gli studi in corso con il centro Emory ALS quest'estate testeranno El-E con i pazienti affetti da SLA per vedere se può soddisfare con successo le loro esigenze. Alla fine, la squadra spera di avere gli interruttori della luce di El-E e aprire le porte.