Дресс-код для роботов

Уход за пожилыми людьми и инвалидами, особенно когда он включает в себя помощь в выполнении таких основных задач, как одевание, возлагает на лиц, осуществляющих уход, значительную и часто недооцениваемую нагрузку. Роль опекуна может быть как эмоционально, так и физически сложной, поскольку она требует высокого уровня внимания, терпения и способности к адаптации. Ответственность за удовлетворение всех потребностей, включая одевание других, может отнимать много времени и утомлять, приводя к тому, что лица, осуществляющие уход, испытывают повышенный стресс, усталость и снижение чувства личной свободы. Постоянная бдительность, необходимая для обеспечения безопасности, комфорта и достоинства своих близких, может отрицательно сказаться на психическом и физическом благополучии лиц, осуществляющих уход.

Для пожилых людей и людей с ограниченными возможностями, которым сложно одеваться самостоятельно, это может иметь глубокие психологические и эмоциональные последствия. Неумение одеваться может привести к ощущению беспомощности, потере независимости и снижению чувства собственного достоинства. Для многих процесс одевания выходит за рамки простой функциональности; это форма самовыражения и средство поддержания чувства идентичности. Когда эта автономия оказывается под угрозой, люди могут испытывать чувство стыда или разочарования, подрывая их самооценку.

Поскольку это настолько распространенная потребность, с которой сталкивается очень много людей, исследователи работают над созданием роботов-помощников, которые помогают людям одеваться самостоятельно и снимать бремя, которое они испытывают, с себя и тех, кто за ними ухаживает. Но эти системы не были очень успешными, поскольку они, как правило, сосредотачиваются на весьма ограниченных проблемах, в которых фиксируется тип одежды или поза человека. Конечно, реальный мир выглядит иначе, поэтому полезность систем весьма ограничена.

Но поскольку, по данным Национального центра статистики здравоохранения, 92% жителей домов престарелых и пациентов, находящихся на дому, нуждаются в помощи, чтобы одеться, срочно необходимы более эффективные решения. Недавнее исследование, проведенное командой из Университета Карнеги-Меллон, обещает однажды стать таким решением. Они разработали обобщенную систему управления роботом, которая использует машинное обучение для адаптации к различным типам одежды, позам и формам тела. В настоящее время он только научился натягивать рукав на руку человека, но, используя аналогичные методы, в ближайшие годы его можно будет расширить, чтобы сделать гораздо больше.

С одеждой очень сложно работать из-за ее высокой степени деформируемости. Сочетание этого с непредсказуемыми движениями людей и множеством других неизвестных делает проблему очень трудной для решения. Чтобы справиться с этой сложностью, исследователи использовали подход, основанный на обучении с подкреплением. Таким образом, робот сможет экспериментировать с различными типами одежды, положениями тела и другими факторами, чтобы выбрать оптимальный путь движения в каждом конкретном случае.

Для обучения алгоритму нужны данные со многих попыток — больше, чем могут предоставить даже самые терпеливые участники исследования, — поэтому исходные данные были собраны в моделируемой среде, чтобы ускорить процесс обучения. В этой среде было создано большое разнообразие типов одежды и сценариев, затем результаты были тщательно перенесены в стратегию управления роботами в реальном мире.

Система управления была протестирована в ходе испытания, в котором приняли участие семнадцать участников, пять типов одежды и множество различных поз рук и форм тела. В большинстве случаев робот оказался вполне способен одеть человека, по крайней мере, в том, что касается натягивания рукава на руку. При рассмотрении всех тестовых случаев система смогла покрыть в среднем 86% длины руки.

В дальнейшем команда работает над добавлением в свою систему более продвинутых функций, таких как натягивание куртки на человека за обе руки или натягивание футболки через голову. Они также намерены изучить возможность сделать этот процесс более динамичным, чтобы он мог справляться с ситуациями, в которых человек находится в движении, пока он одевается. Предстоит проделать большую работу, но если удастся развить более продвинутые возможности, эта система может дать больше независимости тем, кто потерял способность одеваться самостоятельно.