Un robot PR2 met une robe sur Henry Clever, un membre de l'équipe de recherche. Crédit :Georgia Tech
Plus d'un million d'Américains ont besoin d'une assistance physique quotidienne pour s'habiller en raison d'une blessure, maladie et âge avancé. Les robots pourraient potentiellement aider, mais le tissu et le corps humain sont complexes.
Pour aider à répondre à ce besoin, un robot du Georgia Institute of Technology glisse avec succès des blouses d'hôpital sur les bras des gens. La machine n'utilise pas ses yeux lorsqu'elle tire le chiffon. Au lieu, il s'appuie sur les forces qu'il ressent lorsqu'il guide le vêtement sur la main d'une personne, autour du coude et sur l'épaule.
La machine, un PR2, s'est enseigné en un jour, en analysant près de 11, 000 exemples simulés d'un robot mettant une robe sur un bras humain. Certaines de ces tentatives ont été sans faille. D'autres étaient des échecs spectaculaires :le robot simulé appliquait des forces dangereuses au bras lorsque le tissu s'accrochait à la main ou au coude de la personne.
A partir de ces exemples, le réseau de neurones du PR2 a appris à estimer les forces appliquées à l'humain. Dans un sens, les simulations ont permis au robot d'apprendre ce que c'est que d'être l'humain recevant de l'aide.
« Les gens acquièrent de nouvelles compétences par essais et erreurs. Nous avons donné la même opportunité au PR2, " a déclaré Zackory Erickson, le principal doctorat de Georgia Tech. étudiant dans l'équipe de recherche. "Faire des milliers d'essais sur un humain aurait été dangereux, encore moins incroyablement fastidieux. Mais en une seule journée, à l'aide de simulations, le robot a appris ce qu'une personne peut ressentir physiquement en s'habillant."
Le robot a également appris à prédire les conséquences du déplacement de la blouse de différentes manières. Quelques mouvements tendirent la robe, tirant fort contre le corps de la personne. D'autres mouvements faisaient glisser la blouse en douceur le long du bras de la personne. Le robot utilise ces prédictions pour sélectionner des mouvements qui habillent confortablement le bras.
Après avoir réussi en simulation, le PR2 a tenté d'habiller les gens. Les participants se sont assis devant le robot et ont regardé celui-ci tenir une robe et la glisser sur leurs bras. Plutôt que la vision, le robot a utilisé son sens du toucher pour effectuer la tâche en fonction de ce qu'il a appris sur les forces au cours des simulations.
"La clé est que le robot pense toujours à l'avenir, " a déclaré Charlie Kemp, professeur agrégé au département de génie biomédical Wallace H. Coulter de Georgia Tech et de l'Université Emory et membre principal du corps professoral. « Il se demande, 'si je tire la robe de cette façon, cela causera-t-il plus ou moins de force sur le bras de la personne ? Que se passerait-il si j'allais par là à la place ?'"
Charlie Kemp et Zackory Erickson préparent le robot. Crédit :Georgia Tech
Les chercheurs ont modifié le timing du robot et lui ont permis de penser jusqu'à un cinquième de seconde dans le futur tout en élaborant une stratégie pour son prochain mouvement. Moins que cela a fait échouer le robot plus souvent.
"Plus les robots peuvent nous comprendre, plus ils pourront nous aider, " a déclaré Kemp. " En prédisant les implications physiques de leurs actions, les robots peuvent fournir une assistance plus sûre, plus confortable et plus efficace."
Le robot met actuellement la blouse sur un bras. L'ensemble du processus prend environ 10 secondes. L'équipe dit qu'habiller complètement une personne est quelque chose qui est loin de ce travail.
