給機(jī)械手安上一只眼 解決假肢“瞎抓”難題
http://www.sxbltgs.net 時(shí)間:2017年6月2日 關(guān)注數(shù):1383 次 |
摘要：工程師們常被抱怨設(shè)計(jì)出來(lái)的東西不能真正滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，但是一個(gè)設(shè)計(jì)的改良需要一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，其實(shí)工程師也想要貼心，也想越來(lái)越懂你。不然為什么要給這個(gè)機(jī)械手裝上眼睛？
工程師們常被抱怨設(shè)計(jì)出來(lái)的東西不能真正滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，但是一個(gè)設(shè)計(jì)的改良需要一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，其實(shí)工程師也想要貼心，也想越來(lái)越懂你。不然為什么要給這個(gè)機(jī)械手裝上眼睛？
不要小看這個(gè)眼睛的作用，在長(zhǎng)眼睛之前，機(jī)器手需要你告訴它每樣?xùn)|西都該怎么抓，否則它就胡亂抓。想象一下你閉著眼睛找東西的樣子，大概就是這樣。
機(jī)器手是本來(lái)就有的，攝像頭和圖像識(shí)別技術(shù)也是本來(lái)就有的，但是把這三樣已知技術(shù)結(jié)合在一起，就解決了假肢“瞎抓”的問(wèn)題。這是英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)生物醫(yī)學(xué)研究人員想出來(lái)的主意：把一個(gè)可以進(jìn)行圖像識(shí)別的攝像頭搭在一個(gè)假肢原型上。
這不是一個(gè)抓人眼球的機(jī)械手，這是一個(gè)擁有自己眼球的機(jī)械手。
使用已經(jīng)開(kāi)發(fā)好的計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，研究人員通過(guò)深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練這個(gè)攝像頭識(shí)別500個(gè)物體。比如當(dāng)使用者想要拿起一個(gè)杯子，不需要自己向假肢輸入任何信號(hào)，在你把手伸向杯子的過(guò)程中，假肢的攝像頭會(huì)對(duì)眼前的物體拍照，后臺(tái)識(shí)別，然后根據(jù)深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練的結(jié)果判斷這個(gè)物體應(yīng)該怎么抓，然后把手型調(diào)整到相應(yīng)的抓握形狀（比如拿起一支筆需要夾持的動(dòng)作，拿起一杯水需要握住杯柄垂直移動(dòng)），最后一步根據(jù)用戶(hù)的肌電信號(hào)確認(rèn)抓地力。
紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)生物醫(yī)學(xué)講師Kianoush Nazarpour博士說(shuō)，“使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)，我們開(kāi)發(fā)出一種能夠自動(dòng)響應(yīng)的仿生手，實(shí)際上就像一只真正的手，用戶(hù)可以快速的使用正確方法去拿一杯水或者一塊餅干。
“這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于它更靈活，能夠拾取新鮮的物體。這是至關(guān)重要的，因?yàn)樵谌粘Ｉ钪�，人們需要毫不費(fèi)力地拿起他們從未見(jiàn)過(guò)的各種物品。”
目前已有的假肢，通常需要使用者用各種方式傳達(dá)一些信號(hào)才能做出相應(yīng)的動(dòng)作反饋，也就是不管通過(guò)什么方式，你需要告訴你的假肢你要拿什么。
比如在肩部或者斷肢位置接入電極陣列用來(lái)讀取肌肉活動(dòng)，在感知皮層植入電極陣列用于感知用戶(hù)的想法，隨后通過(guò)傳感器發(fā)出手勢(shì)信號(hào)，告訴假肢該怎么行動(dòng)。這種把測(cè)量神經(jīng)信號(hào)的傳感器植入肌肉內(nèi)部應(yīng)該是目前最先進(jìn)、最昂貴的假肢了。
美國(guó)國(guó)防高等研究計(jì)劃署（DARPA）在2016年底推出售賣(mài)的名為L(zhǎng)UKE就是這樣的假肢。DARPA希望LUKE是那種佩戴之后你可以用大腦控制的假肢，只要腦子里想做出什么動(dòng)作，機(jī)械手就會(huì)相應(yīng)完成，目前已知LUKE已經(jīng)可以完成吃漢堡、拿鑰匙開(kāi)門(mén)、刷牙梳頭、吃漢堡，甚至是拉拉鏈這種很細(xì)節(jié)的動(dòng)作。
這的確是一種理想的生物手的代替，但是這樣的高級(jí)手并不是每一個(gè)需要假肢的人都能擔(dān)負(fù)的起的。此前有傳言稱(chēng)一只LUKE的價(jià)格大概在10萬(wàn)美元左右。
給機(jī)械手裝上眼睛讓它自己去看，相對(duì)來(lái)說(shuō)就便宜多了。
根據(jù)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)研究人員的說(shuō)法，安裝了眼睛的假肢，反應(yīng)速度要比市場(chǎng)上大多數(shù)假肢快10倍左右。而且也很便宜，這個(gè)假肢的眼睛使用的僅是一個(gè)普通的Logitech攝像頭，用于圖像識(shí)別訓(xùn)練的AI模型也可說(shuō)是很廉價(jià)的。
最重要的是，使用者可能不太需要?jiǎng)邮裁茨X子去跟假肢對(duì)話和溝通，一些交給假肢自己解決。
不過(guò)也不是說(shuō)它就是完美的，首先用于識(shí)別的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不能做到完全準(zhǔn)備，目前只有大約80%-90%的準(zhǔn)確率；其次如果真的實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的話，除了長(zhǎng)眼睛之外，這只手最好還要長(zhǎng)腦子，能做到記憶和自主學(xué)習(xí)，而不僅僅是依賴(lài)程序員不斷的喂標(biāo)簽數(shù)據(jù)。
世界這么大，需要把握的東西太多，一只遲鈍的機(jī)械手也許還是會(huì)錯(cuò)失一些機(jī)遇和幸運(yùn)。知道怎么撿起地上掉的錢(qián)包，卻不知道怎么撿起剛飄落的一朵花，也是一件挺遺憾的事情。
(來(lái)自:PingWest)
