導(dǎo)讀使用增強現(xiàn)實技術(shù)的界面系統(tǒng)可以幫助具有嚴重運動障礙的個體操作人形機器人來自己進食并執(zhí)行常規(guī)的個人護理任務(wù)，例如刮癢和涂抹潤膚露?；?/div>

使用增強現(xiàn)實技術(shù)的界面系統(tǒng)可以幫助具有嚴重運動障礙的個體操作人形機器人來自己進食并執(zhí)行常規(guī)的個人護理任務(wù)，例如刮癢和涂抹潤膚露。基于Web的界面顯示周圍環(huán)境的“機器人視野”，以幫助用戶通過機器與世界互動。使用增強現(xiàn)實技術(shù)的界面系統(tǒng)可以幫助具有嚴重運動障礙的個體操作人形機器人來自己進食并執(zhí)行常規(guī)的個人護理任務(wù)，例如刮癢和涂抹潤膚露?；赪eb的界面顯示環(huán)境的“機器人視野”，以幫助用戶通過機器與世界互動。該系統(tǒng)于3月15日在PLOS ONE期刊中有所描述，可以幫助那些沒有經(jīng)驗的復(fù)雜機器人系統(tǒng)的人們使復(fù)雜的機器人更有用。研究參與者使用標(biāo)準輔助計算機訪問技術(shù)(例如眼動儀和頭部跟蹤器)與機器人界面進行交互，他們已經(jīng)使用這些技術(shù)來控制他們的個人計算機。

該論文報道了兩項研究，顯示這種“機器人體代理” - 它可以執(zhí)行類似于人類的任務(wù) - 可以改善用戶的生活質(zhì)量。這項工作可以為開發(fā)速度更快，功能更強的輔助機器人奠定基礎(chǔ)。

“我們的研究結(jié)果表明，患有嚴重運動缺陷的人可以使用機器人身體替代品來改善他們的生活質(zhì)量，”最近喬治亞理工學(xué)院博士Phillip Grice說。畢業(yè)生是論文的第一作者。“我們邁出了第一步，讓某人能夠購買適當(dāng)類型的機器人，將它放在家中并從中獲得真正的好處。”

來自喬治亞理工學(xué)院和埃默里大學(xué)Wallace H. Coulter生物醫(yī)學(xué)工程系的Grice和Charlie Kemp教授使用由Willow Garage制造的PR2移動機械手進行這兩項研究。輪式機器人具有20個自由度，兩個臂和一個“頭部”，使其能夠操縱諸如水瓶，毛巾，發(fā)刷甚至電動剃須刀之類的物體。

“我們的目標(biāo)是讓人們有限地利用自己的身體進入機器人身體，這樣他們就能以新的方式與世界互動，”坎普說。

在他們的第一項研究中，Grice和Kemp在互聯(lián)網(wǎng)上為一組15名嚴重運動障礙的參與者提供了PR2。參與者學(xué)會了遠程控制機器人，使用他們自己的輔助設(shè)備來操作鼠標(biāo)光標(biāo)以執(zhí)行個人護理任務(wù)。百分之八十的參與者能夠操縱機器人拿起一個水瓶并將其帶到人體模型的口中。

“與健全人士相比，機器人的能力有限，”格萊斯說。“但是參與者能夠有效地執(zhí)行任務(wù)，并且在臨床評估方面表現(xiàn)出了改進，這些評估測量了他們操縱物體的能力，而不是他們在沒有機器人的情況下能夠做到的事情。”

在第二項研究中，研究人員為Henry Evans提供了PR2和界面系統(tǒng)，Henry Evans是一名加州男子，自2011年以來一直幫助佐治亞理工學(xué)院的研究人員研究和改進輔助機器人系統(tǒng)。埃文斯對他的身體控制非常有限，測試了機器人在他的家中七天不僅完成了任務(wù)，而且還設(shè)計了新的用途，同時結(jié)合兩個機器人手臂的操作 - 使用一只手臂控制毛巾，另一只手用刷子。

埃文斯說：“這個系統(tǒng)對我來說非常自由，因為它使我能夠在中風(fēng)后第一次獨立操縱我的環(huán)境。”“對于其他人來說，當(dāng)他和另外15個人客觀地測試這個系統(tǒng)時，我很高興看到菲爾獲得了壓倒性的積極成果。”

研究人員很高興Evans開發(fā)了機器人的新用途，將兩臂的運動以他們沒有預(yù)料到的方式結(jié)合起來。

“當(dāng)我們讓亨利免費使用機器人一周時，他發(fā)現(xiàn)了使用它的新機會，這是我們沒有預(yù)料到的，”格萊斯說。“這很重要，因為今天可用的許多輔助技術(shù)都是針對非常特殊的目的而設(shè)計的。亨利所表明的是，這個系統(tǒng)在提供幫助和賦予用戶權(quán)力方面非常強大。這方面的機會可能非常廣泛。”

界面允許埃文斯在很長一段時間內(nèi)在床上照顧自己。“接口系統(tǒng)最有用的方面是我可以完全獨立地操作機器人，只需要使用非常直觀的圖形用戶界面進行小的頭部運動，”Evans說。

基于Web的界面向用戶展示了位于機器人頭部的攝像頭的世界。覆蓋在視圖上的可點擊控件允許用戶在家中或其他環(huán)境中移動機器人并控制機器人的手和手臂。例如，當(dāng)用戶移動機器人的頭部時，屏幕會將鼠標(biāo)光標(biāo)顯示為一對眼球，以顯示用戶點擊時機器人的外觀。單擊機器人手周圍的光盤允許用戶選擇動作。在機房周圍駕駛機器人時，界面上光標(biāo)后面的線條表示它將行進的方向。

圍繞簡單的單鍵鼠標(biāo)操作構(gòu)建界面允許具有一系列殘疾的人使用界面而無需冗長的訓(xùn)練課程。

“擁有一個可以操作各種身體障礙的人的界面意味著我們可以提供對廣泛人群的訪問，這是一種通用設(shè)計，”Grice指出。“由于它的能力，這是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，因此我們必須克服的挑戰(zhàn)是讓那些對自己身體控制非常有限的人可以使用它。”

雖然研究結(jié)果證明了研究人員的目的，但肯普同意可以進行改進。現(xiàn)有系統(tǒng)很慢，用戶犯的錯誤會造成嚴重的挫折。不過，他說，“人們今天可以使用這項技術(shù)，并從中獲益。”

Evans建議，PR2的成本和尺寸需要大幅降低才能使系統(tǒng)具有商業(yè)可行性?？掀照f，這些研究指出了一種新型輔助技術(shù)的方法。

“基于這項研究，我認為機器人身體代理可以為用戶帶來顯著的好處，”Kemp補充道。