机器人将在家庭保健领域扮演重要角色

2008-05-07 23:36:56来源: 电子系统设计
  很快,机器人将能够帮助老年人和残疾人开门、做饭、喂药,甚至可以帮助他们从床上移到轮椅上(如图所示)。随着美国、日本和世界上的部分其它国家或地区的退休人员数目以令人震惊的速度不断增长,需要机器人的协助也变得越来越普遍。健康护理状况的变化不断促进本田(Honda)等公司正积极推进他们在这方面的研究工作。

  日本大阪大学自适应机械系统学院的Hiroshi Ishiguro教授认为,机器人的外形、行为方式甚至是感知方式都应该与人类相似(如图所示)。而美国本田公司ASIMO(Advanced Step in Innovative Mobility)项目的负责人Stephen Keeney则表示,机器人的外形必须越来越具有人造特征,并与科幻影片中的机器人类似,人类才会接受它们。

  ASIMO由5个独特的处理系统控制,就计算性能而言,每个处理系统都可以与目前的顶级个人电脑相匹敌。此外,本田的工程师们还必须为步行、跑步、转圈和攀爬等预定步骤设计复杂的算法。由于以前从未对人类行走、移动身体以及避开物体的逻辑进行过研究,因此这个任务极具挑战性。

  ASIMO是本田公司二十年研究和开发积累的成果。它采用传感器和算法来处理物体的移动,并控制距离和方向。例如,当有人走近ASIMO时,它就会停下来。就像蝙蝠飞行和觅食一样,ASIMO还采用了超声波感应移动状况并对其周围的环境做出反应。

本田公司的研究人员相信ASIMO将能够在未来成为老年人的帮手。

  其它传感器则使ASIMO更好地与人类互动。它能识别各种身体姿势和和手势、分辨各种语音和声响、识别声音源,并且最多能够辨认出10种不同的人脸。它甚至能够用名字来叫人。

  与一个红外激光束配合工作时,机器人眼中的两个视频摄像头和两个红外摄像头可以帮助ASIMO找到地板上6英尺以外的物体。红外摄像头可利用地板上的标记帮助ASIMO在其活动环境内进行重新定位和重新调整。

  网络集成使ASIMO能够访问互联网,从而获得新闻、天气等信息。它还可以与用户网络系统集成,以访问有关事件中人物的信息,显示来客面孔图像,并指导来客前往其目的地。

  机器人关节内的大量激励器都可以实现34度的自由度,包括:头部旋转和上下移动的自由度为3度,每只手臂的自由度为7度,每只手的自由度为2度(不包括五根弯曲的手指关节)、每条腿的自由度为6度,躯干部分的自由度为1度。

  ASIMO还具有与人类似的手臂、腿、脚、手和手指脚趾,因此它可以做一些像转动门把手开门、弯曲腿并将病人从轮椅上提起来、爬楼梯去找药瓶等事情,这些都是传统机器人所不具备的。

  “随着存储器价格的不断下降以及技术含量的减少,ASIMO的制造成本将越来越低。ASIMO必须具备足够的执行命令的智能,我们在人工智能(AI)方面作了大量工作,以便ASIMO在家庭环境或收容所中派得上用场。距离ASIMO操持家务可能还需要40到50年的时间。”Keeney表示。而现在,本田公司期望大概10年以内能够提供在家庭环境或收容所中派得上用场的ASIMO。

  本田公司的目标是为ASIMO建立一个包含所有必需信息的数据库使其能够实现辅助功能。这种数据库很有可能包含千兆字节的信息,ASIMO能够利用这些信息识别语音命令,并能进行理性的思考过程。

  目前的关键挑战在于提高甚至完善机器人与人类之间的人际关系和社会关系。尽管Ishiguro和他的同事在已证实可以制造出世界上最像人类的机器人,但是这些机器人的行为、面部表情和肢体移动仍需完善。

  另外,Ishiguro正在尝试更好地理解人脑,并将认知科学应用到他机器人的编程行为中。例如,如果两个年轻妇女正挨着边走边谈,我们可以判断她们可能是朋友。如果两个人牵着手,那么我们则可以判断他们有某种亲密关系。

  社会问题和道德问题的存在也需要考虑,Ishiguro首先需要解决的是某些实际问题。例如,机器人需要在人群中分辨不同的个人。在一次测试中,在一大群小孩中每个小孩都持有他们自己的RFID标签,机器人能够毫不费力地认出他们。

  现在,采用ASIMO的底层技术,并将用硅材料制作的与人类似的皮肤与集成的压电触摸式传感器和大量激励器结合起来,应用到人脸特征的控制中。这样就能够实现Hiroshi Ishiguro的机器人。Ishiguro和他在大阪大学的研究人员期望能够打造一种第一眼看上去与人类没有区别的机器人。

关键字:传感器  算法  移动  控制  超声波  感应  识别  摄像头

编辑:汤宏琳 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/news/consumer/200805/article_21047.html
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