Промышленного робота научили делать массаж

Инженеры из Великобритании, Китая и Египта превратили промышленный манипулятор в обучаемого робота-массажиста. Ему можно показать нужные движения, после чего он запомнит их и сможет применить на других людях, поддерживая при этом комфортный и безопасный уровень нажатия на спину, рассказывают авторы статьи в Frontiers in Neurorobotics.

Роботов давно пытаются применять в медицине, но очень часто их используют в качестве помощников для врачей. В первую очередь это вызвано опасениями за безопасность и здоровье пациентов. Во многом из-за этих опасений в робототехнике возникла отдельное направление по мягким роботам, которые не могут нанести людям травму благодаря отсутствию жестких компонентов. Но пока это направление только развивается, инженерам удобнее использовать коммерчески доступных роботов для медицинских задач.

Инженеры под руководством Шаосян Ли (Shaoxiang Li) из Университета науки и технологий Циндао научили промышленную роборуку Kuka LBR делать массаж спины. При создании робота-массажиста возникают несколько основных технологически сложных задач: ему нужно понимать свою силу нажатия, чтобы не навредить человеку, уметь учиться на примерах, показанных человеком, и уметь адаптировать выученный навык к конкретному пациенту с уникальными для него пропорциями тела.

Чтобы робот запомнил движения во время массажа, врач должен своей рукой двигать манипулятор соответствующим образом и повторить это несколько раз. Во время демонстраций алгоритм собирает данные о движении частей манипулятора и формирует из них примитивы динамического движения (DMP). Грубо говоря, алгоритм разбивает действие на несколько более простых действий с легко описываемыми траекториями. Благодаря этому, а также алгоритму отслеживания траектории и усилий на конце манипулятора и его сегментах, робот может повторять показанные ему движения, не имея предварительных данных о форме и изгибах спины конкретного пациента.

Авторы проверили работу алгоритмов на трех задачах. Сначала инженер пять раз двигал манипулятор над бумагой и показывал ему, как рисовать синусоиду. Оказалось, что после обучения робот смог не только повторить траекторию, но и сделать ее более гладкой. Во втором и третьем эксперименте робот уже выполнял свою основную задачу. В одном из них участвовало три добровольца, а демонстрации проводились только один раз на одном из них. Тем не менее манипулятор смог подстроиться под различия в форме и размерах тела между тремя участниками.

Недавно израильские инженеры испытали волнообразного робота-эндоскопа в свином кишечнике. Он смог полностью автономно пролезть через орган, правда, получая питание извне по проводу.

Григорий Копиев