V znanstvenem članku, objavljenem 26. marca 2021, so raziskovalci s kalifornijske univerze v Berkeleyu opisali prilagoditev štirinožnega robota s Tehnološkega inštituta Massachusettsa v robotskega psa vodiča.
Zhongyu Li je član skupine za hibridno robotiko s kalifornijske univerze v Berkeleyu, ki jo vodi prof. dr. Koushil Sreenath. Z Zhongyujem Lijem smo se pogovarjali o tem, kako je prišlo do ideje o robotskem psu vodiču, kako deluje in ali bo v kratkem dostopen tudi za splošno javnost.
V začetku tega leta ste objavili članek o izdelavi robotskega psa vodiča, ki ste ga izdelali z modifikacijo štirinožnega robota s Tehnološkega inštituta Massachusettsa. Kako je prišlo do ideje robotskega psa vodiča?
Psi vodiči za slepe igrajo ključno vlogo v naši družbi, saj pomagajo ljudem z okvaro vida pri vsakodnevnem življenju. Vendar moramo vedeti, da je treba dobro vzgojenega psa vodiča izbrati in usposobiti individualno. Poleg tega spretnosti enega psa ni mogoče prenesti na drugega. Zaradi tega šolanje psov vodičev zahteva veliko dela in časa, procesa pa ni enostavno prilagoditi.
Prav nasprotno pa lahko algoritme, razvite za robotskega psa vodnika, zlahka uporabimo tudi pri drugih robotih. Poleg tega so štirinožni roboti zasnovani za uporabo v človeškem svetu in so danes tudi vse bolj dostopni. Štirinožni roboti so tudi morfološko podobni psom, zaradi česar jih ljudje lažje sprejmejo. Tudi zato smo se odločili, da uporabimo štirinožne robote, ki bodo s prilagoditvijo dobro služili v vlogi vodičev za ljudi z okvaro vida.
Tega projekta ne bi bilo brez skupnega truda različnih študentov in profesorjev. Sodelovali so Anxing Xiao, Wenzhe Tong, Lizhi Yang, ki so bili dodiplomski študenti na univerzi v Berkeleyu, in Jun Zeng v vlogi mentorja ter profesor Koushil Sreenath kot svetovalec.
Katere so bile največje ovire, na katere ste naleteli pri prilagajanju štirinožnega robota?
Glavno oviro projekta je predstavljalo razumevanje tega, kako človek komunicira z robotskim psom vodičem. Natančneje nas je zanimalo, v kolikšni meri in kako bo človek sledil robotskemu psu vodiču. Da bi naslovili ta vprašanja, smo izvedli nekaj poskusov, kjer je robot s človeškim operaterjem vodil ljudi s prevezami med različnimi ovirami. Tako smo zbrali podatke, ti pa so nam pomagali razumeti človeško vedenje v takšnem scenariju, kjer robot vodi človeka. Podatke smo uporabili pri izdelavi algoritmov za robotskega psa vodiča.
Vzgoja psa vodiča traja zelo dolgo. Kako bi lahko to primerjali z izdelavo robotskega psa vodiča?
Šolanje psov vodičev zahteva ogromno časa in truda. V Združenem kraljestvu šolanje traja približno 20 mesecev. Poleg tega pa, kot že rečeno, spretnosti enega psa ni mogoče prenesti na drugega in le 40 odstotkov šolanih mladičev je na koncu primernih, da jih lahko uporabimo kot pse vodiče. Šolanje psa vodiča je drago: v ZDA denimo stane 50 tisoč ameriških dolarjev, temu pa moramo dodati še okrog 1200 dolarjev na leto za vsakodnevne stroške.
Če pa bi denimo uporabili štirinožnega robota kot robotskega psa vodiča, lahko algoritme prenesemo z enega robota na drugega. Prav zaradi tega bi jih lahko izdelovali množično. Štirinožni roboti so dandanes postali že precej dostopni, stanejo okrog 10 tisoč ameriških dolarjev, le vsak dan moramo napolniti njegove baterije.
Katere so najpomembnejše lastnosti psa vodiča, ki ga delajo primernega za ljudi z okvaro vida?
Temeljni prispevek študije je razvoj robotskega psa vodiča z zbirko senzorjev in povezanimi algoritmi, ki omogočajo avtonomno pomoč ljudem z okvaro vida pri varni navigaciji v okolju z velikim številom predmetov, ki ovirajo hojo. Uporaba povodca je od nas zahtevala, da razvijemo poseben hibridni vmesnik, ki je izkoriščal značilnosti povodca (napetost/ohlapnost), da bi se lahko robotsko-človeška ekipa uspešno prebila skozi zamejen prostor.
Kako točno izgleda uporaba robotskega psa vodiča, kako komunicira z uporabnikom?
Naš robotski pes vodič uporablja majhnega štirinožnega robota Mini Cheetah, ki je opremljen z 2D LiDAR za zaznavanje okolja, kamero na stabilizatorju za sledenje položaja uporabnika, povodcem, ki ljudi vodi in senzorjem sile na povodcu za merjenje sile, ki jo zaznavata človek in robot.
Kakšne so razlike z drugimi robotskimi sistemi za vodenje oseb z okvaro vida?
Prejšnji robotski sistemi so uporabljali toge okončine za vodenje ljudi, vendar to zahteva več nadzora in oblikovalskih naporov, obenem pa se lahko takšni roboti zataknejo v ozkem prostoru. Edinstvena lastnost našega robota je, da uporablja fleksibilen povodec, ki je lahko napet ali ohlapen. To nam omogoča, da spremenimo gibanje robotsko-človeškega dvojca tako, da povodec popusti. Denimo ko robotsko-človeški dvojec pride v ozek prostor, kot je vogal hodnika, lahko robot najprej sprosti vrvico. To omogoči robotu, da se ponovno postavi v prostor in preusmeri, ne da bi nanj vplival položaj človeka. Potem lahko robot zopet napne povodec in človeka pripelje skozi območje z ovirami.
Kakšna je prihodnost robotskega psa vodiča? Bo kmalu na voljo uporabnikom?
Prizadevamo si, da bi našemu robotskemu psu vodiču omogočili vodenje ljudi po bolj zapletenih zunanjih prostorih, kot je denimo hoja po različnih nadstropjih in da bi ljudem z okvaro vida pomagali pri uporabi križišč s semaforji. Čeprav zaenkrat še nimam jasnega načrta, bo verjetno robot na voljo za uporabo v naslednjih treh letih.