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餵食機器人開發關鍵…了解食物特性才能夾好菜餵好人

華盛頓大學研究團隊正在開發協助人們進食的機器人系統。華盛頓大學

華盛頓大學(University of Washington)研究團隊正在開發1種機器人系統,來協助行動不便的人進食。機器人在辨識盤子上的不同食物後,可制定如何用叉子將不同食物送到對象口中的策略。

根據Science Daily報導,該研究論文作者Siddhartha Srinivasa表示,依靠看護每天餵食會降低人的獨立感。這項研究的目標是讓人更能控制自己的生活。其構想是開發1種自動餵食系統。該系統可連接到人們的輪椅上,並為其提供任何想吃的食物。

研究人員在盤子裡擺放了10幾種食物,包括硬的胡蘿蔔、軟的香蕉,以及皮硬肉軟的番茄和葡萄等食物。然後,該團隊給志願者1支叉子,要求他們叉不同的食物並餵給人體模型。叉子裡有個感測器,用於測量人們在叉食物時使用的力量。

志願者採用各種策略來叉不同硬度的食物。例如,用一定角度來叉香蕉這類軟的食物,以免從叉子上滑落。

機器人則在各種硬度的食物上使用相同力道和角度來叉食物。它能叉堅硬的食物,卻無法叉柔軟及外硬內軟的食物。因此,機器人要像人類一樣調整用於叉不同食物的力道和角度。

該團隊還指出,叉1塊食物並將其餵給某人的行為並非獨立行動。志願者經常會特別調整叉子上的食物的方向,讓對方更容易食用。

為設計依不同食物而改變的餵食策略,研究人員結合了2種不同的演算法。首先,他們使用稱為RetinaNet的物體檢測演算法,先掃描盤子,辨別盤子裡的食物類型,並在每個物品周圍放置1個框架。

他們還開發了SPNet演算法,用於檢查特定框架中的食物類型,並告訴機器人獲取食物的最佳方式。例如,SPNet會告訴機器人從中間叉草莓或香蕉,並在兩端其中之一叉胡蘿蔔。

Srinivasa表示,若不考慮讓使用者輕易就能咬一口食物,那麼人們可能無法使用他們的系統。由於有各種食物,所以他們面臨的最大挑戰是制定可解決所有問題的策略。

最終目標是讓機器人協助人們自己吃午餐或晚餐。但重點不在於取代護理人員,而是要協助他們。在機器人的幫助下,護理人員可設置盤子,然後在人們吃東西時去做別的事。

以下為該研究介紹影片:

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