Во всем мире люди живут дольше, чем когда-либо прежде. По данным ООН , в 2020 году примерно 13,5% населения планеты было старше 60 лет, а по некоторым оценкам, к 2050 году эта цифра может увеличиться почти до 22%.

Пожилой возраст может вызвать когнитивные и/или физические трудности, а поскольку все больше и больше пожилых людей потенциально нуждаются в помощи для решения таких проблем, развитие технологий может оказать необходимую помощь.

Одна из новейших инноваций стала результатом сотрудничества исследователей из испанского университета Карлоса III и производителя Robotnik. Команда разработала автономный домашний двусторонний манипулятор (ADAM), робота для ухода за пожилыми людьми, который может помогать людям с основными повседневными функциями. Команда сообщает о своей работе в Frontiers in Neurorobotics.

ADAM, домашний мобильный робот, который стоит вертикально, оснащен системой технического зрения и двумя руками с захватами. Он может адаптироваться к домам разных размеров для обеспечения безопасной и оптимальной работы. Он уважает личное пространство пользователей, помогая с домашними делами и обучаясь на своем опыте с помощью метода имитации обучения.

На практическом уровне АДАМ может проходить через двери и выполнять повседневные задачи, такие как подметать пол, перемещать предметы и мебель по мере необходимости, накрывать стол, наливать воду, готовить простую еду и доставлять предметы пользователю по запросу.

В своем обзоре существующих разработок в этой области исследователи описывают несколько роботов, которые были недавно разработаны и адаптированы для помощи пожилым людям в решении как когнитивных задач (таких как тренировка памяти и игры, помогающие облегчить симптомы деменции), так и физических задач (таких как обнаружение падений пользователей с последующими действиями по уведомлению; мониторинг и помощь пользователям в управлении использованием систем домашней автоматизации; а также оказание помощи, например, при подъеме предметов с пола и хранении предметов в недоступных для пользователя местах дома).

На этом фоне команда, стоящая за этой новой работой, стремилась разработать робота с уникальными функциями, который поможет пользователям выполнять физические задачи в их собственных домах.

Уход за собой нового уровня благодаря модульному дизайну и обучающей платформе

Несколько особенностей отличают ADAM от существующих роботов для личной гигиены. Во-первых, это модульная конструкция , включающая основание, камеры, руки и кисти, обеспечивающие множество сенсорных входов. Каждое из этих подразделений может работать независимо или совместно на высоком или низком уровне. Важно отметить, что это означает, что робот может поддерживать исследования, одновременно удовлетворяя потребности пользователей в личном уходе.

Кроме того, сами руки ADAM являются совместными, что позволяет пользователю управлять ими, и могут перемещаться в соответствии с параметрами непосредственной среды. Более того, в качестве основной функции безопасности конструкции робота он постоянно учитывает присутствие людей в окружающей среде, чтобы избежать столкновений и обеспечить личный уход.

Технические аспекты

Рост АДАМА составляет 160 см — примерно рост маленького взрослого человека. Его кронштейны, максимальная грузоподъемность которых составляет 3 кг, имеют ширину 50 см. Исследователи отмечают, что они разработали робота так, чтобы «имитировать структуру человеческого туловища и рук. Это связано с тем, что человеческая структура позволяет ему более комфортно работать в домашних условиях, поскольку комнаты, двери и мебель адаптированы к людям». .»

Батареи на базе ADAM питают его движения, камеры и датчики 3D LiDAR. При всех работающих системах минимальное время автономной работы робота составляет чуть менее четырех часов, а зарядка аккумулятора занимает чуть более двух часов. Он может вращаться на месте и двигаться вперед и назад, но не вбок.

ADAM включает в себя два внутренне подключенных компьютера — один для базы, другой для рук — и модуль Wi-Fi для внешней связи. Камера RGBD и 2D LiDAR помогают контролировать базовое движение вперед, дополненные дополнительными датчиками RGBD и LiDAR, расположенными выше в устройстве, которые расширяют угол и дальность его восприятия.

Дополнительный датчик RGBD представляет собой камеру глубины Realsense D435, которая включает в себя модуль RGB и инфракрасное стереовидение, а дополнительный датчик LiDAR обеспечивает трехмерные пространственные детали, которые работают с алгоритмом геометрического картографирования для отображения всей совокупности объектов в окружающей среде.

Приблизительный диапазон движения рук АДАМА составляет 360 ^° , а его руки состоят из параллельной системы захватов («Утиный захват»). Внутри этой системы имеется независимый источник питания и плата Raspberry Pi Zero 2 Вт, которая обменивается данными через Wi-Fi с соответствующим узлом операционной системы робота (ROS). Резисторы, чувствительные к силе (FSR), на каждой губке захвата помогают рукам захватывать и поднимать предметы с соответствующей силой.

Прохождение раннего теста, предполагающего сотрудничество

Исследователи сообщают, что они успешно протестировали ADAM в рамках проекта «Гетерогенная интеллектуальная группа роботов для помощи пожилым людям» (HIMTAE). Сотрудничая с исследователями из Университета Картахены в Испании и Университета Эребру в Швеции, они представили ADAM как неотъемлемую часть команды, включающей множество роботов и систем домашней автоматизации.

В рамках теста другой робот («Робвелл») установил «чуткие отношения» с пользователями, которые носили браслеты, чтобы отслеживать их психическое и физическое состояние и сообщать о них Робвеллу.

Розуэлл, в свою очередь, будет напоминать пользователям о необходимости пить воду, когда это необходимо, и сообщать как системе домашней автоматизации, так и ADAM о конкретных потребностях пользователей. Роль АДАМа заключалась в выполнении задач на кухне, приготовлении и доставке еды или воды Робвеллу, который затем доставлял их пользователям.

Пользователи, принявшие участие в тесте, в среднем получили 93% удовлетворенности его результатами. Исследователи отмечают, что использование двух роботов оказалось эффективным; Робвелл мог контролировать пользователей и взаимодействовать с ними, пока АДАМ работал на кухне. Пользователи также могли заходить на кухню и взаимодействовать с ADAM, пока он выполнял задачи, а ADAM мог аналогичным образом взаимодействовать с пользователями, пока они выполняли задачи.

Что нужно дальше?

Поскольку результаты испытаний HIMTAE были получены в контролируемой лабораторной среде, команда предупреждает, что будущие испытания должны проводиться в реальных домашних условиях, чтобы определить удовлетворенность пользователей работой ADAM.

Забегая вперед, исследователи отмечают: «Система восприятия фиксирована, поэтому в определенных ситуациях ADAM не сможет обнаруживать определенные части окружающей среды. Возможности биманипуляции ADAM не полностью развиты, а конфигурация оружия не оптимизирована. » Помимо сосредоточения внимания на улучшениях в этих областях, они пишут, что «будут реализованы новые стратегии планирования задач и движений для решения более сложных домашних задач, что сделает ADAM гораздо более полноценным роботом-компаньоном для ухода за пожилыми людьми».