Егзоскелети са аутопилотом: Будућност носиве роботике

Аутоматизација олакшава ствари. То такође чини ствари потенцијално страшнијим јер своје благостање стављате у руке технологије која мора да упућује хитне позиве без претходног консултовања вас, корисника. Аутомобил који се самостално вози, на пример, мора бити у стању да уочи застој у саобраћају или бициклисту који скреће и да реагује на одговарајући начин. Ако то може ефикасно да уради, то је мењач игре за транспорт. Ако не може, резултати могу бити фатални.

На Универзитету Ватерло, Канада, истраживачи раде управо на овом проблему - примењеном само на област егзоодела за ношење робота. Ова одела, која могу да варирају од индустријски носиви уређаји који подсећају на Ванземаљци’ Снажни утоваривач до помоћна одела за особе са сметњама у кретању који су последица старости или физичких инвалидитета, већ се користе као уређаји за увећање који помажу њиховим носиоцима. Али они су били потпуно ручни у свом раду. Сада, истраживачи желе да им дају сопствени ум.

У том циљу, истраживачи Универзитета Ватерло развијају А.И. алати попут компјутерског вида који ће омогућити егзооделама да осете своју околину и прилагоде се кретања у складу са тим — као што је могућност да уочите степенице и да се аутоматски пење на њих или да на други начин реагујете на различита окружења за ходање у стварности време. Ако то извуку, то ће заувек променити корисност ових помоћних уређаја. Међутим, то није лако.

Највећи изазов за роботске егзоскелете

„Контрола се генерално сматра једним од највећих изазова за развој роботских егзоскелета за примене у стварном свету“, Брокослав Ласцховски, докторат кандидат на универзитетском одељењу за пројектовање система, рекао је за Дигитал Трендс. „Да би се обезбедио безбедан и робустан рад, комерцијално доступни егзоскелети користе ручне контроле попут џојстика или мобилних интерфејса за комуницирање намера корисника за локомотор. Развијамо аутономне системе управљања за роботске егзоскелете користећи камере које се могу носити и вештачке интелигенције, [како би се ублажио] когнитивни терет повезан са људском контролом и доношењем одлука.”

Као део пројекта, тим је морао да развије систем класификације окружења који покреће АИ, назван ЕкоНет база података, за који се тврди да је највећи икад отворени скуп података слика окружења за ходање људи. Ово је прикупљено тако што су људи носили монтирану камеру на грудима и шетали по локалном окружењу док су снимали своје кретање и локомоцију, а затим је коришћено за обуку неуронских мрежа.

„Наш систем класификације окружења користи дубоко учење“, наставио је Лашовски. „Међутим, алгоритми за дубоко учење високих перформанси обично су прилично скупи у рачунском смислу, што је проблематично за роботске егзоскелете са ограниченим оперативним ресурсима. Због тога користимо ефикасне конволуционе неуронске мреже са минималним захтевима за рачунарство и меморију за класификацију окружења. Ови алгоритми дее-леарнинга такође могу аутоматски и ефикасно да науче оптималне карактеристике слике директно из података о обуци, уместо да користе ручно пројектоване функције као што се традиционално ради.“

Јохн МцПхее, професор системског дизајна на Универзитету Ватерло, рекао је за Дигитал Трендс: „У суштини, мењамо ручне контроле — [попут] заустављање, покретање, подизање ноге за корак — аутоматизованим решење. Једна аналогија је аутоматски погон у аутомобилу, који замењује ручно мењање брзина. Данас већина људи вози аутоматику јер је ефикаснија, а корисник може више да се фокусира на своје окружење него да користи квачило и рупу. На сличан начин, аутоматизовани контролер високог нивоа за еко ће отворити нове могућности за корисника [у облику] веће еколошке свести."

Као и код аутомобила који се самостално вози, истраживачи примећују да ће људски корисник поседовати способност да надјача аутоматизовани контролни систем ако се укаже потреба. Иако ће и даље бити потребно мало вере да бисте, на пример, веровали да ће ваше егзоодело уочити лет спуштајући се степеницама пре него што се спусти низ њих, носилац може да преузме контролу у сценаријима где је неопходно.

Још увек се припремају за ударни термин

Тренутно је пројекат у току. „Тренутно се фокусирамо на оптимизацију нашег система класификације окружења са АИ-ом, посебно на побољшање тачности класификације и перформанси у реалном времену“, рекао је Ласцховски. „Овај развој техничког инжењеринга је од суштинског значаја за обезбеђивање безбедног и робусног рада за будућа клиничка испитивања коришћењем роботских егзоскелета са аутономном контролом.

Међутим, ако све иде по плану, надамо се да неће проћи предуго док се такви алгоритми не могу применити у комерцијално доступним егзооделима. Они већ постају све распрострањенији, захваљујући иновативним компанијама као што је Сарцос Роботицс, и користе се у све разноврснијим окружењима. Такође су у стању да у великој мери унапреде људске способности изнад онога за шта би носилац био способан када не носи одело.

На неки начин, веома подсећа на првобитну концепцију киборга, а не као неког кошмарног Дарта Вејдер или Робокоп спајање полу-људи и полумашине, али, како кажу истраживачи Манфред Клајнс и Нејтан Клине писао шездесетих година прошлог века, као „организациони систем у којем се … проблеми попут робота [се] аутоматски решавају, остављајући [људима] слободу да истражују, стварају, мисле и осећају.” Лишен својих благих хипи вибрација (ово био 60-их година), идеја и даље стоји: допуштајући роботима да се самостално брину о свакодневним проблемима повезаним са навигацијом, људи се могу фокусирати на важније, занимљивије ствари. На крају крајева, већина људи не мора свесно да размишља о ситницама померања једне ноге испред друге када ходају. Зашто би неко у егзооделу робота морао то да уради?

Најновији рад посвећен овом истраживању био је недавно објављен у часопису ИЕЕЕ Трансацтионс он Медицал Роботицс анд Бионицс.

Препоруке уредника

• Будућност аутоматизације: Роботи долазе, али неће узети ваш посао
• Попут пса водича који се може носити, овај задњи део помаже слепим људима да се крећу
• Добар у СтарЦрафту? ДАРПА жели да обучи војне роботе помоћу ваших можданих таласа
• Делта Аирлинес планира да опреми запослене овим моћним роботским егзоскелетима
• Егзоодела за свакога: Упознајте компанију која прави носиве роботе као мејнстрим