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Der neue Roboter des MIT nimmt Befehle von Ihren Muskeln entgegen

2020

DelPreto; MIT CSAIL

Stellen Sie sich vor, Sie heben mit einem Freund eine Couch. Sie sind beide an entgegengesetzten Enden und müssen mitteilen, wann Sie es erheben müssen. Sie könnten es bis drei versuchen, oder, wenn Sie geistig synchron sind, mit einem Kopfnicken.

Nehmen wir an, Sie machen dasselbe mit einem Roboter - wie kann man ihm am besten sagen, was wann zu tun ist? Die Roboter des MIT haben ein mechanisches System entwickelt, mit dessen Hilfe Menschen Objekte anheben können. Dabei werden die vom Bizeps einer Person erzeugten elektrischen Signale direkt gelesen.

Es ist ein bemerkenswerter Ansatz, da ihre Methode nicht die Standardmethode ist, mit der die meisten Menschen mit Technologie interagieren. Wir sind es gewohnt, mit Assistenten wie Alexa oder Siri zu sprechen, auf Smartphones zu tippen oder eine Tastatur, eine Maus oder ein Trackpad zu verwenden. Der Google Nest Hub Max, ein Smart-Home-Tablet mit einer Kamera, kann auch eine Handbewegung erkennen, die anzeigt, dass ein Benutzer angehalten hat, wenn er beispielsweise ein Video anhalten möchte. Währenddessen nehmen Roboterautos - autonome Fahrzeuge - ihre Umgebung durch Instrumente wie Laser, Kameras und Radargeräte wahr.

Aber keines dieser Robotersysteme misst den Flex einer Person so wie dieser Bot. Und in einer Situation, in der eine Person ein Objekt anhebt, ist ein Roboter, der auf Sprachbefehle lauscht oder Kameras verwendet, möglicherweise nicht der beste Ansatz, um zu wissen, wann und in welcher Höhe angehoben werden muss.

Der Bizepserfassungsroboter funktioniert dank Elektroden, die buchstäblich auf den Oberarm einer Person geklebt und mit Drähten an den Roboter angeschlossen werden. "Insgesamt soll das System es Menschen und Robotern erleichtern, als Team bei physischen Aufgaben zusammenzuarbeiten, " sagt Joseph DelPreto, Doktorand am MIT, der die Mensch-Roboter-Interaktion untersucht, und der erste Autor eines Papiers, in dem das System beschrieben wird Für ein gutes Zusammenspiel ist normalerweise eine gute Kommunikation erforderlich. In diesem Fall kommt diese Kommunikation direkt von Ihren Muskeln. "Wenn Sie etwas mit dem Roboter anheben, kann der Roboter Ihre Muskelaktivität untersuchen, um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie Sie sich bewegen. und dann kann es versuchen, Ihnen zu helfen. "

Der Roboter reagiert auf zwei grundlegende Arten auf die Signale Ihrer Muskeln. Im einfachsten Fall erfasst der Roboter die Signale, die als EMG-Signale bezeichnet werden, von Ihrem Bizeps, während Sie Ihren Arm nach oben oder unten bewegen, und spiegelt Sie dann. Sie können Ihren Bizeps auch beugen, ohne Ihren Arm zu bewegen - Ihren Muskel zu spannen oder zu entspannen -, um die Roboterhand anzuweisen, sich nach oben oder unten zu bewegen.

Das System interpretiert auch subtilere Bewegungen, was es dank künstlicher Intelligenz tun kann. Um den Roboterarm zu veranlassen, differenzierter nach oben oder unten zu heben, kann eine Person mit den Elektroden am Oberarm das Handgelenk zweimal leicht nach oben oder einmal nach unten bewegen, und der Bot führt Ihre Gebote aus. Zu diesem Zweck verwendete DelPreto ein neuronales Netzwerk, ein KI-System, das aus Daten lernt. Das neuronale Netzwerk interpretiert die EMG-Signale, die vom Bizeps und Trizeps des Menschen kommen, analysiert etwa 80 Mal pro Sekunde, was es sieht, und teilt dem Roboterarm dann mit, was zu tun ist.

Es ist leicht einzusehen, wie ein solches System jedem helfen kann, der mit körperlicher Arbeit betraut ist, und diese Forschung wurde teilweise von Boeing finanziert. "Wir können sehen, dass dies für Fabriken [oder] Konstruktionsbereiche verwendet wird, in denen Sie große oder schwere Gegenstände in Teams heben", sagt DelPreto um bei schweren, gefährlichen oder beidem zu helfen, zum Beispiel um die Form für einen Motorblock bis zu dem Punkt zu halten, an dem heißes flüssiges Aluminium hineinfließt. Dies ist eine Aufgabe, die eine Person nicht ausführen kann und sollte.

Das MIT-System würde jedoch eine noch direktere und vielleicht intuitivere Verbindung zwischen Mensch und Maschine ermöglichen, wenn sie so etwas wie ein Objekt zusammen heben. Denn Menschen und Roboter haben unterschiedliche Aufgaben. „Je enger die Zusammenarbeit zwischen Person und Roboter ist, desto effektiver sind die Synergien“, sagt DelPreto.

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