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Ein robuster Roboter für ältere Menschen
Seit mehr als einem Jahrzehnt arbeiten Robotiker an Systemen für ältere Menschen, in der Hoffnung, die Zeit, die Senioren zu Hause leben können, zu verlängern und ihre Lebensqualität zu verbessern. Jetzt haben MIT-Forscher einen humanoiden Roboter mit einem speziellen Motion-Tracking-System und federbelasteten Aktuatoren gebaut, die ihn für die Hausarbeit besser gerüstet machen. Der Roboter namens Domo kann ein Objekt durch Schütteln in der Hand einschätzen und dann in einem Schrank verstauen.
Helfende Hand: Domo der Roboter wurde entwickelt, um älteren Menschen bei grundlegenden Aufgaben wie dem Einräumen von Lebensmitteln zu helfen. Domo kann die ungefähren Abmessungen eines Objekts ermitteln, indem es es in der Hand hält und es schüttelt.
Die Demografie verändert sich, insbesondere in Japan, Europa und den USA, sagt Aaron Edsinger, leitender Forscher des Domo-Projekts und Postdoc am MIT-Labor für Informatik und künstliche Intelligenz. Es gibt viele Leute, die älter werden und nicht viele junge Leute, die sich um sie kümmern.
Die Entwicklung eines Mehrzweckroboters für ältere Menschen war jedoch nicht einfach, da die häusliche Umgebung so unberechenbar ist. Industrieroboter, die in der Fertigung weit verbreitet sind, arbeiten mit Teilen in Standardformen und -größen. Essen jedoch nicht. So kann eine einfache Aufgabe wie das Einräumen von Lebensmitteln ziemlich kompliziert werden.
Domo berücksichtigt diese Variabilität. Anstatt den Roboter so vorzuprogrammieren, dass er nur mit Dosen und Kartons mit bestimmten Abmessungen umgehen kann, lässt Edsinger jeden Artikel einzeln von Domo sortieren, bevor er entscheidet, wie er gelagert werden soll.
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Sehen Sie sich eine Diashow des Domo-Roboters an.
Der Regalprozess beginnt, wenn ein Mensch dem Roboter einen Gegenstand in die Hand gibt. Der Roboter bestimmt dann die Abmessungen des Objekts basierend auf einer Griff- und Videoanalyse. Zunächst wackelt der Roboter mit dem Objekt in seiner Hand, während Videokameras im Roboterkopf die Bewegung aufzeichnen. Der Roboter weiß, wie viel Kraft er beim Wackeln aufbringt, also weiß er, wie stark sich das Objekt, das er hält, bewegen soll. Mithilfe einer speziellen Motion-Capture-Software findet Domo das Objekt im Video, das sich wie vorhergesagt bewegt, und geht davon aus, dass es sich um den Gegenstand in seiner Hand handelt.
Nachdem der Roboter nun den einzulagernden Artikel identifiziert hat, muss Domo dessen Form und Größe bestimmen. Wenn es sich um ein kleines Objekt handelt, das in die Hand des Roboters passt, kann er die Größe des Objekts anhand seines Griffs bestimmen. Bei langen Objekten muss der Roboter mehr Videoanalysen durchführen.
Da die Spitze eines langen Objekts schneller wackelt als der Rest, isoliert die Software den Teil des Objekts, der sich am schnellsten bewegt, und betrachtet ihn als den Punkt, der am weitesten von der Roboterhand entfernt ist. Sobald der Roboter die Abmessungen des Objekts kennt, kann er bestimmen, wie es am besten im Schrank platziert wird. Wenn es sich um eine Packung Spaghetti handelt, legt es sie auf die Seite, anstatt zu versuchen, sie aufrecht zu stellen, sagt Edsinger.
Dies mag wie eine triviale Aufgabe erscheinen, liegt aber hauptsächlich daran, dass Menschen dazu neigen, die Komplexität ihrer täglichen Aktivitäten zu unterschätzen. Das Identifizieren und Platzieren von Objekten erfordert viele verschiedene Prozesse. Das Schöne an Domo ist, dass es ein sehr integriertes System ist und viele Prozesse gleichzeitig verarbeiten kann. Deshalb kann Domo mit dem Unerwarteten umgehen; derselbe Algorithmus, der für eine Wasserflasche funktioniert, funktioniert auch für eine Schachtel Spaghetti.
Domo kann auch grundlegende Aufgaben beim Einführen ausführen, wie zum Beispiel einen Löffel in eine Schüssel geben, und beim Aufräumen des Hauses helfen, indem er eine Kiste herumträgt, in der der Mensch Unordnung unterbringen kann. Ich kann ihm eine Schachtel jeder Größe geben, und er kann sie zwischen seinen beiden Händen halten, mich verfolgen und die Schachtel in der Nähe halten, sagt Edsinger.
Domo, das zu Forschungszwecken entwickelt wurde, wird es wahrscheinlich nie in die Regale der Geschäfte schaffen – oder in die Küche von irgendjemandem. Aber die Forschung, die in Domo fließt, wird wahrscheinlich von anderen Robotikern genutzt werden, um den idealen Haushaltsroboter zu entwickeln. Beispielsweise ist die Fähigkeit eines Roboters, die Spitze eines Objekts zu finden, äußerst hilfreich für Wissenschaftler, die Roboter entwickeln, die mit Haushaltswerkzeugen arbeiten können.
Illah Nourbakhsh , ein Robotikprofessor an der Carnegie Mellon University, ist beeindruckt von den speziellen Federn, die in Domos Aktuatoren integriert sind. Diese Federn, bekannt als seriell elastische Aktuatoren, sind in 22 der 29 Gelenke des Roboters zu finden. Die Aktoren teilen dem Roboter mit, wie viel Kraft von einem externen Objekt ausgeübt wird und wirken als Stoßdämpfer, wenn der Roboter auf etwas trifft. Indem das System stoßtolerant gemacht wird, ist es sowohl für den Roboter als auch für den Menschen sicherer. In einem Automontagewerk gibt es Sensoren um die Roboter herum, damit niemand in ihre Nähe kommen kann, sagt Nourbakhsh. Bei einem Home-Care-Roboter ist die Situation jedoch ganz anders: Man möchte, dass Mensch und Roboter auf engstem Raum arbeiten können.
Ob eine humanoide Maschine jedoch nach wie vor die beste Roboterlösung für die Altenpflege ist, bleibt umstritten. Sebastian Thrun , Direktor des Labors für künstliche Intelligenz in Stanford, fragt sich, ob es notwendig ist, dass der Roboter einem Menschen ähnelt. Es ist ein großartiges Projekt, aber durch den Übergang zu einer humanoiden Form wird das Problem schwieriger, als es sein muss, sagt Thurn. Ein an einem Schrank montierter Roboterarm kann beispielsweise eine einfachere Lösung für das Lebensmittelproblem sein.
Nourbakhsh stimmt zu. Das Problem ist, dass es extrem teuer ist, einen Mehrzweckroboter mit menschlicher Gestalt herzustellen, sagt er. Wenn der Humanoide mobil ist, wird auch der Strombedarf zum Problem. Nourbakhsh sagt, dass vorhandene Batterien nicht lange genug laufen, um die routinemäßige Hausarbeit zu erledigen. Er sagt, er stelle sich ein zukünftiges Altenpflegesystem vor, bei dem die Roboter in Standardgeräte wie Herde und Kühlschränke eingebaut werden, damit sie in der Welt um dich herum verschwinden.