研究人员开发自动机械臂可助行动不便人士进餐

对于大多数人来说，用叉子在他们的盘子上叉起一块食物是一件非常容易的事情。但是当通过机器人的眼睛观察时，这个简单的动作非常复杂。现在，华盛顿大学的研究人员开发了一种自动机械臂，可以找出最好的方法来叉起任何形状的食物并将其带到使用者的嘴巴，这应该使行动不便的人更容易进餐。

　　这种机器人，被称为ADA for Assistive Dexterous Arm，设计用于连接人的轮椅，并帮助他们按需进食。内置于机械臂中的是触觉传感器，可以帮助它感受到它所施加的力量，以及用于识别盘子上的物体以及将其带到可以扫描所喂食的人的脸部的摄像头处。

　　自动机械臂用摄像头扫描盘子，找出每块食物的形状和大小。然后，它分析如何最好地对每个物体进行切割，然后将其放在摄像头可以扫描用餐者脸部的位置，以便在易于咬合的范围内移动叉子。

　　但是团队开发的基础算法比你想象的要复杂得多。第一个被称为RetinaNet，它被设计用于扫描盘子，识别食品并在其周围放置虚拟框架。第二个算法被称为SPNet，分析每个框架中的食物类型，并找出最佳的叉起方式。

　　“许多工程挑战对其解决方案并不挑剔，但这项研究与人们密切相关，”该研究的通讯作者Siddhartha Srinivasa表示。“如果我们不考虑一个人咬一口是多么容易，那么人们可能无法使用我们的系统。那里有各种各样的食物，所以我们面临的最大挑战是制定策略来解决所有这些问题。“

　　这些算法是通过首先观察人类测试对象如何处理不同类型的食物而开发的，包括像胡萝卜这样的相对坚硬的食物，像香蕉这样的软糯食物，以及那些像葡萄一样果皮中厚、肉软的食物。

　　这些测试记录了需要对具有不同浓度的食物施加多大的力，例如胡萝卜和香蕉。但最重要的是，测试还揭示了一些我们甚至没有意识到我们正在使用的技巧，但对于想要学习的机器人来说这是非常宝贵的。例如，测试对象倾向于以一定角度对像香蕉这样的软糯食品进行处理，因此它们不会从叉子上滑下来。对于像胡萝卜这样的较长食物，它们的目标是叉起一端，因此用餐者更容易咬上一口。这些技巧都被整合到ADA的算法中，使其变得更加用户友好。

　　“最终我们的目标是让我们的机器人帮助人们自己享用午餐或晚餐，”Srinivasa表示。“但问题不在于取代护理人员：我们希望赋予他们权力。通过机器人帮助，护理人员可以设置盘子，然后在人们吃东西时做点别的事情。”

　　该研究发表在《IEEE Robotics and Automation Letters》上。

来源：科普中国网