在机器人的帮助下解开头发

在机器人的帮助下解开头发
图片来源:麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室

随着对医疗保健系统的需求迅速增长,护士通常花费其时间的18%至40%来执行直接的患者护理任务,通常是为许多患者提供服务,并且很少有空闲时间。梳理您的头发的个人护理机器人可以提供很大的帮助和缓解。

这似乎是“自我护理”的真正激进形式,如剃须,洗头和化妆等并不是什么新鲜事物。2011年,科技巨头松下开发了一种可以清洗,按摩甚至吹干头发的机器人,其明确设计旨在帮助支持“老年人和行动不便的人的安全舒适的生活,同时减轻护理人员的负担”。

然而,事实证明,人们对发梳机器人的探索较少,麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)和哈佛大学软数学实验室的领先科学家开发了一种带有感应软刷的机械臂装置,该软刷配备了摄像头,帮助手臂“看到”并评估卷曲度,以使系统计划出细腻且省时的刷出。这款装置被成为RoboWig。

他们的控制策略适应了纤维束中的缠结程度,他们通过梳理从直发到非常卷发的假发,对“RoboWig”进行了测试。

尽管“RoboWig”的硬件设置具有未来感和光泽感,但毛发纤维的基本模型却使它更具吸引力。CSAIL博士后Josie Hughes和她的团队研究了纠缠在一起的柔软纤维束,将其缠绕成双缠绕的双螺旋,认为是经典的DNA链。这种粒度级别为操纵软纤维束的数学模型和控制系统提供了重要的见识,在纺织工业,动物护理和其他纤维系统中有着广泛的应用。

“通过建立一个纠缠的纤维模型,我们从基于模型的角度理解了如何纠缠头发:从底部开始,逐渐向上进行处理,以防止纤维的’堵塞’,” Hughes的主要作者说道,“这是每个梳理头发的人都从经验中学到的东西,但是现在我们可以通过模型来证明这一点,并将其用于通知机器人。”

开口端

手头的这项任务很复杂。每个头发的头都不同,并且在梳理时,头发之间的错综复杂的相互作用很容易导致打结。此外,如果使用了错误的梳头策略,该过程可能会非常痛苦并损坏头发。

之前的研究主要集中在头发的机械,动态和视觉特性上,而不是RoboWig对缠结和梳理行为的细化研究。

为了梳理和操纵头发,研究人员在机器人手臂上添加了软毛感应刷,以测量梳理过程中的力。他们将此设置与称为“闭环控制系统”的系统结合在一起,该系统从输出中获取反馈并自动执行操作,而无需人工干预。这从软毛感应刷创建了“力反馈”(一种让用户感觉到设备在做什么的控制方法),因此可以优化软毛感应刷的长度,以考虑到潜在的“疼痛”和软毛感应刷所花费的时间。

到目前为止,最初的测试保留了人的头部,取而代之的是对各种发型和类型的许多假发进行了测试。该模型提供了对梳理行为(与纠缠数量有关)的了解,以及如何通过选择合适的软毛感应刷长度来有效地梳头。例如,对于卷曲的头发,疼痛因素将占主导地位,因此较短的刷子长度是最佳的。

团队最终希望对人类进行更现实的实验,以更好地理解机器人在痛苦方面的表现,该指标显然是非常主观的,因为一个人的“两个”可能是另一个人的“八个”。

休斯说:“要使机器人将任务解决能力扩展到更复杂的任务(例如梳子),我们不仅需要新颖的安全硬件,还需要了解柔软的头发和缠结的纤维的复杂行为。” “除了梳头之外,我们的方法所提供的见解还可以应用于刷洗纺织品纤维或动物纤维。”

本文为作者 三石 独立观点,并不代表 我是CIO 立场。

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