Zachte Robots Detecteren Menselijke Aanraking via Camera en Schaduwen – Goedkope, Contactloze Oplossing

Onderzoekers hebben een goedkope methode ontwikkeld voor zachte, deformeerbare robots om een reeks fysieke interacties te detecteren, van klappen tot slagen tot knuffels, zonder op aanraking te vertrouwen. In plaats daarvan vangt een USB-camera die zich binnenin de robot bevindt, de schaduwbewegingen van handgebaren op de robot's huid op en classificeert ze met machine-learning software.

Aanraking Afwezig in Mens-Robot Interactie

Aanraking is een belangrijke communicatiemodus voor de meeste organismen, maar is virtueel afwezig geweest in mens-robot interactie. Een van de redenen is dat full-body aanraking een massaal aantal sensoren vereiste en daarom niet praktisch om te implementeren was.

Oorsprong: Opblaasbare Robots voor Evacuatie

De ShadowSense-technologie ontstond door werk om opblaasbare robots te ontwikkelen die mensen naar veiligheid kunnen leiden tijdens nood-evacuaties. Zo een robot zou in staat moeten zijn om met mensen te communiceren in extreme omstandigheden en omgevingen. Stel je een robot voor die iemand fysiek leidt door een lawaaierige, rookgevulde gang door de druk van de persoon's hand te detecteren.

Contraintuïtieve Benadering: Zicht in plaats van Aanraking

In plaats van een groot aantal contactsensoren te installeren – wat gewicht en complexe bedrading aan de robot zou toevoegen en moeilijk te integreren zou zijn in een deformerende huid – nam het team een contraintuïtieve benadering. Om aanraking te meten, keken ze naar zicht. Door een camera binnenin de robot te plaatsen, kunnen ze afleiden hoe de persoon het aanraakt en wat de persoon's intentie is, gewoon door naar de schaduwbeelden te kijken.

Prototype en Nauwkeurigheid

De prototyperobot bestaat uit een zachte, opblaasbare blaas van nylonhuid die om een cilindrisch skelet gerekt is, ongeveer vier voet in hoogte, gemonteerd op een mobiele basis. Onder de robot's huid zit een USB-camera die verbindt met een laptop. De onderzoekers ontwikkelden een neurale-netwerk-gebaseerd algoritme dat eerdere getrainde data gebruikt om te onderscheiden tussen zes aanrakingsgebaren – aanraken met een palm, slaan, aanraken met twee handen, knuffelen, wijzen, en helemaal niet aanraken – met een nauwkeurigheid van 87,5 tot 96%, afhankelijk van de verlichting.

De robot kan geprogrammeerd worden om te reageren op bepaalde aanrakingen en gebaren zoals wegrollen of een bericht uitgeven via een luidspreker. En de robot's huid heeft het potentieel om omgezet te worden in een interactief scherm. Door voldoende data te verzamelen, kan een robot getraind worden om een nog breder vocabulaire van interacties te herkennen, op maat gemaakt voor de robot's taak.

Toepassing Buiten Robots: Ballonnen en Privacy

De robot hoeft niet eens een robot te zijn. ShadowSense-technologie kan geïntegreerd worden in andere materialen, zoals ballonnen, wat ze omzet in aanrakingsgevoelige apparaten. In de toekomst zullen de onderzoekers proberen optische apparaten zoals lenzen en spiegels te gebruiken om additionele vormfactoren mogelijk te maken.

ShadowSense biedt ook privacy. Als de robot een mens alleen in de vorm van hun schaduw kan zien, kan het detecteren wat de persoon doet zonder hoge-fideliteit beelden van hun uiterlijk op te nemen. Dit biedt een fysiek filter en bescherming, en biedt psychologische comfort.

Het vermogen om fysiek te interageren en een persoon's bewegingen en stemming te begrijpen, kan uiteindelijk net zo belangrijk zijn voor de persoon als voor de robot.