研究人员的机器人系统旨在提高行动不便人士的自主能力

作为印度德里的一名本科工程专业学生，阿米莎·巴斯卡(AmishaBhaskar)到一家残疾退伍军人机构进行实地考察，并遇到了一位失去双手的男子。当她问他什么技术可以改善他的生活时，他的回答给他留下了不可磨灭的印象：他想要一些东西，这样他就可以照顾自己，而不必依赖别人。

巴斯卡现在是马里兰大学计算机科学专业的二年级博士生，她的研究领域是受伤退伍军人的广泛要求。她与机器人算法和自主系统实验室的其他人合作，开发一种创新的机器人工具，帮助行动不便的人自己进食。

上个月，该团队的工作在日本横滨举行的IEEE机器人与自动化国际会议(ICRA2024)上得到了认可，Bhaskar作为主要合著者提交的一篇论文在烹饪和机器人专业研讨会上获得了最高荣誉。该论文可在arXiv预印本服务器上找到。

马里兰大学的研究人员表示，现有的机器人辅助喂食技术非常有限。商用机器人手臂的动作是固定的、预先编程好的，只能在盘子上的特定位置拾取食物，而且它们缺乏检测自己是否完成了这项任务的能力。

巴斯卡说：“它们并不是边走边学，所以无论你想不想吃，或者食物是否被捡起来，它们都会继续做这个动作。”

她解释说，机器人辅助喂食可以分为两个步骤：“获取”步骤涉及用器具拾起食物，而转移步骤是食物到达人嘴里而不掉落或发生其他意外的过程。

Bhaskar和马里兰大学团队目前正在研究拾取食物的步骤，他们有一个远大的目标。虽然其他研究小组有时只将用餐具拾取食物一次视为成功，但马里兰大学团队的目标是将食物从盘子里取出来。

该系统必须能够识别和运输辅助护理环境中提供的各种食物——从液体食物到半固体食物，如酸奶、豆腐和谷物。

研究人员表示，机器人面临的最大挑战之一是处理一道菜中质地和稠度各异的食物。例如，拉面就是一种复杂的情况，包括液体汤、软豆腐、固体蔬菜和形状不规则的面条，这仍然是最大的挑战，Bhaskar说。“每个元素都需要不同的策略，其中一些必须结合起来，”她说

马里兰大学高级计算机研究所计算机科学副教授普拉塔普·托克卡(PratapTokekar)表示，跨学科方法在该项目的成功中发挥了关键作用。

他说：“我们正在研究的技术涉及计算机视觉、人工智能、深度神经网络、机械工程等——所有这些技术都需要无缝地结合在一起，以便机器人系统既能保证用户的安全，又能高效地完成手头的任务。”

托克卡(Tokekar)是巴斯卡(Bhaskar)和另一名参与该项目的研究生、计算机科学专业三年级博士生刘睿(RuiLiu)的学术顾问。

对于刘来说，机器人辅助喂食是一个相对较新的研究领域，他之前专注于计算机视觉和人机交互。但和巴斯卡一样，刘看到了这个领域可以大大改善人们的生活，特别是老年人或行动不便、难以自行进食的人的生活。

其他团队成员包括24届博士生VishnuD.Sharma和23届博士生光耀石(GuangyaoShi)，现为南加州大学的博士后研究员。

虽然该项目可能还需要几年时间才能投入实际应用，但Tokekar对团队的进展充满信心，尤其是对Bhasker和刘的热情和高度专注。

“这个项目最棒的地方在于，我们每次见面，他们都会提出10个新想法，”托克卡说。“不是我告诉他们该做什么，他们已经知道该做什么了。我只是帮助他们形成想法。”

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