欢迎光临
我们一直在努力
您的位置:首页>人工智能 >

Jaco是一种低功率机器人手臂可以挂在轮椅上

我们通常认为机器人在各种任务中取代人类,但各种机器人也可以增强人的能力。对于残疾人来说尤其如此。虽然 Cybathlon 竞赛展示了当尖端研究机器人技术与专业人士配对时可能发生的事情,但竞争并不一定反映当今大多数人可用的机器人技术。

Kinova Robotics的Jaco手臂是一种辅助机械臂,设计用于安装在电动轮椅上。这款轻质碳纤维手臂具有六个自由度和一个三指夹具,因其坚固耐用且功能多样而经常用于研究。但是从一开始,Kinova创建它就为行动不便的人们的生活增添了自主权。

今年早些时候,Kinova分享了11岁女孩玛丽·尼尔森(Mary Nelson)的故事,她是一名患有脊髓性肌萎缩症的女孩​​,她使用她的Jaco手臂在比赛中展示她的马。脊髓性肌萎缩是一种神经肌肉紊乱,会损害随意肌肉运动,包括有助于呼吸的肌肉,玛丽依靠电动椅来行动。

我们想了解更多有关Kinova如何设计其Jaco手臂的信息,以及这对Mary这样的人有什么意义,所以我们与Kinova和Mary的父母进行了交谈,以了解机器人手臂可以产生多大的差异。

IEEE Spectrum:Mary在拥有她的手臂之前是如何与世界互动的,以及在一般情况下尝试机器人手臂的决定涉及什么?为什么那么Kinova的手臂呢?

瑞安尼尔森:玛丽和我一样与世界互动,她只是使用不同的工具来做到这一点。例如,她使用电脑,iPad和手机100%独立,她更喜欢使用鼠标。但是,她无法移动标准鼠标,因此她将轮椅连接到每个带蓝牙的设备,使用轮椅操纵杆移动鼠标指针/光标。

多年来,我们在她的轮椅上安装了一个曼富图魔术手臂和超级夹钳,她就像机器人手臂一样使用它。我们可以在超级夹子中放置棒球棒,油漆刷,玩具等,这样玛丽就可以抓住物体,并像有能力的孩子一样进行互动。玛丽一直想要更加独立,所以我们知道机器人手臂是她必须尝试的东西。我们在YouTube和他们的网站上看过Kinova手臂的视频,所以我们联系他们进行试用。

您能否介绍一下Jaco手臂,以及设计辅助机器人手臂的过程与设计传统机器人手臂的过程有何不同?

Nathaniel Swenson,美国运营总监 - Kinova的辅助技术: Jaco是我们的旗舰机器人手臂。受到我们的首席执行官叔叔及其同名雅克“雅科”森林的启发,它被设计为辅助技术,考虑到电动轮椅用户。

Jaco和我们的其他机器人之间的主要区别,例如新的Gen3,旨在满足学术和行业研究团队的需求,是速度和功耗。其他机器人(例如Gen3)可以移动得更快并且功率稍大,因为它们不受电动轮椅电池尺寸的限制。根据使用情况,它们可能不会直接与研究环境中的人进行交互,并且可以更安全地移动。Jaco旨在以安全的速度移动并与最终用户直接接触,并直接从轮椅上吸取很少的电力。

辅助机器人设计过程中最重要的考虑因素是最终用户的安全。Jaco用户通过现有的驱动控制装置操作他们的机器人,以帮助他们进行日常活动,如进食,饮水和打开门,他们不必担心机器人全天耗尽椅子的电池。由于满足我们的电动椅用户的需求而产生的优雅设计有利于后续的[Gen3产品]迭代:Kinova的机器人重量轻,功耗极高,对人体直接机器人安全相互作用。传统的工业机器人不是这样。

玛丽的学习过程是什么样的?她是否觉得自己掌握了手臂,还是一个持续的学习过程?

Ryan Nelson:玛丽的学习过程非常快。然而,每天她都会用手臂做的新事物让我们惊讶。在将手臂安装在椅子上的几分钟之内,玛丽已经弄清楚并且正在与Kinova代表握手。手臂的控制非常直观,Kinova代表说,SMA(脊髓肌肉萎缩)儿童是完美的使用者,因为他们非常聪明 - 他们马上捡起它。玛丽已经学会了用手臂完成许多精细动作任务,从拿起铅笔或尺子等小物体到调整她的眼镜,进行科学实验。

玛丽使用耳机麦克风来放大她的声音,她会在吃完之后用手臂和手指调整嘴前的麦克风(这也是她用手臂快速掌握的任务)。此外,玛丽将使用手臂向下伸展并通过用手臂抓住它们并将它们移动到更舒适的位置来调整她的脚或腿。所有这些例子都是她从未真正要求我们做的事情,而是她需要的东西,而且只是在她的帮助下,她自己做了。

您从手臂的新用户那里获得的最常见反馈是什么?有经验的用户如何使用手臂一段时间?

Nathaniel Swenson:新用户总是告诉我们他们看到他们用新Jaco可以实现的目标是多么兴奋。从第一天起,他们就可以在没有护理人员帮助的情况下做他们渴望做的事情:喝一杯水或咖啡,刮一痒,按下按钮打开“无障碍”的门或电梯,甚至喂食他们的宝宝带着一瓶。

我听到有经验的用户最常见的反馈是Jaco改变了他们的生活。像玛丽这样经验丰富的用户都是摇滚明星:无论走到哪里,人们都会兴奋地看到他们下一步会做什么。新用户和有经验的用户之间的差异可能只有两周。每天操作电动轮椅的人都是专业司机,我们只是在他们的椅子上添加一个新的“装备”:机器人模式。看到新用户掌握直观的Jaco控制模式的速度有多快,这很有趣。

您希望在下一代Jaco手臂中看到哪些变化?

瑞安尼尔森:钛手指!让它举起更重的物体,拿着棒球棒,机枪,火焰喷射器等较重的物品,玛丽昨晚真的说道:“我希望手臂移动得足够快,可以弹钢琴。”

纳撒尼尔·斯文森:我喜欢钛指的想法!Jaco的手指由柔韧的聚合物制成,旨在避免伤害。这允许手指弯曲或脱位而不是断裂,但这也意味着它们不像钛那样耐用。增加的有效载荷,操纵较重物体的能力,需要增加功耗。我们在提供足够的力量来完成大部分医疗必需的日常生活活动和有效使用电动座椅的电池之间取得了谨慎的平衡。

我们非常重视Isaac Asimov的机器人法则。当我们开始将机枪,火焰喷射器和人工智能与机器人结合起来时,我感到非常紧张!

我希望手臂移动速度足以弹钢琴!我也是一名音乐家,我和玛丽分享了一个辅助机器人的梦想,这个机器人可以让她制作音乐。与此同时,在我们努力的同时,请欣赏Manami Ito和她独一无二的小提琴假肢这件精美的小提琴:

在多大程度上,手臂的更多自主权对用户有帮助?实施该怎么办?

Nathaniel Swenson:人工智能,机器学习和深度学习将在未来的辅助机器人迭代中引入更大的自主权。这将使他们能够执行当前不可能的更复杂的任务,并使他们能够以比当前手动控制所需的更少的输入更快地完成日常任务。

对于辅助机器人而言,实现更大的自主权需要关注最终用户的安全性以及机器人对环境意识的改进。在人类附近工作的自主机器人需要视力。他们必须能够看到避免碰撞,并且他们使用触觉反馈来告诉机器人对物体施加了多大的力。所有这些技术都存在,但将其带入辅助技术市场的最大障碍是向将资助他们的健康保险公司证明他们既安全又有医疗必需。

免责声明:本网站图片,文字之类版权申明,因为网站可以由注册用户自行上传图片或文字,本网站无法鉴别所上传图片或文字的知识版权,如果侵犯,请及时通知我们,本网站将在第一时间及时删除。