V zadnjih desetletjih je tehnološki napredek ljudem z okvaro vida omogočil večjo vključenost v družbo. Pretekla prizadevanja pri tehnološko izboljšanih belih palicah so na težave naletela zaradi večjega števila napak na daljših razdaljah in slabih vmesnikov, zaradi česar so pogosto manj uporabni kot analogno orodje, ki ga poskušajo zamenjati. Cilj novega pristopa, ki mu sledijo na Virginia Commonwealth University, je z uporabo računalniškega vida to spremeniti.
Prototipna robotska palica je opremljena z barvno 3D kamero, senzorji in vgrajenim računalnikom, ki uporabnika vodi do cilja in mu pomaga pri izogibanju oviram na poti. A po besedah vodilnega raziskovalca Canga Yeja, profesorja na Virginia Commonwealth University, je treba pred širšo uporabo rešiti še nekaj vprašanj.
Kako se je porodila zamisel o robotski beli palici s 3D kamero?
Preden sem dobil idejo o robotski beli palici, sem raziskoval možnosti izdelave pametne bele palice. Že od leta 2005 se namreč ukvarjam z robotsko navigacijo. Nekega dne sem videl osebo z okvaro vida, ki je z belo palico prečkala ulico poleg univerze, kjer poučujem. Takoj sem pomislil, da bi lahko na belo palico namestil tehniko računalniškega vida, ki sem jo tedaj razvijal. S tem bi izboljšal funkcijo iskanja poti z belo palico in omogočil osebi z okvaro vida lažjo in bolj varno pot. Na začetku smo torej ustvarili pametno belo palico, ki je z uporabo 3D kamere osebi z okvaro vida pomagala pri iskanju poti. To je bila palica z računalniškim vidom, ki je za zaznavo objektov ali ovir uporabljala podatke s 3D kamere in uporabnika opozarjala na ovire s pomočjo zvoka. Uporabljala je tudi nekatere metode računalniškega vida za sledenje gibanju kamere in lociranju uporabnika v zaprtem prostoru, načrtovanje poti od trenutne lokacije do cilja in ustvarjanje ukazov za gibanje, ki vodijo uporabnika do cilja.
Za oblikovanjem je ves čas stala ideja, da je izdelek varen za uporabo: če funkcije sistema računalniškega vida ne bi delovale, se pametna bela palica spremeni v običajno belo palico. S tem smo želeli izboljšati tudi sprejemanje izdelka s strani uporabnikov.
Ko pa sem se bolj natančno lotil problema samostojnega gibanja oseb z okvaro vida, sem ugotovil, da je problem precej bolj zahteven, kot sem na začetku mislil. Razvoj robotske bele palice sta namreč ovirala dva izziva. Prvi je zagotovo zahteva po karseda lahki prenosljivosti palice, zaradi česar morajo biti senzorji na palici zelo majhni in pri tem ne moremo uporabiti denimo senzorja in računalnika, ki jih lahko uporabimo pri avtonomnih vozilih. Drugi izziv je pomanjkanje uporabniku prijaznega človeško-robotskega vmesnika, ki bi omogočal učinkovito interakcijo med človekom in robotom.
Nedavni napredek pri majhnih 3D napravah lahko predstavlja rešitev prvega izziva, s katerim smo bili soočeni. Toda uporabnik mora še vedno slediti govornemu vmesniku, ki pa ni najboljši. Za rešitev drugega izziva sem dobil idejo o robotski beli palici. Sedanji prototip uporablja gibajočo konico palice za usmerjanje uporabika v točno določeno smer, bodisi v smeri gibanja ali smeri ciljnega objekta. Uporablja senzorje za zaznavanje človeškega namena in avtomatsko izklopi gibajočo konico, tako da jo lahko uporabnik uporablja kot običajno belo palico.
Katere so bile največje ovire, na katere ste naleteli na začetku in med postopkom izdelave robotske bele palice?
Zanesljivo je bila največja ovira delovanje metode lokalizacije, torej umestitev uporabnika v notranjem prostoru. Zlasti v primeru, ko so v tem prostoru premikajoči se objekti. Na tem še vedno delamo.
Katere so najpomembnejše lastnosti robotske bele palice, zaradi katerih je ta primerna za ljudi z okvaro vida?
Gibajoča in z manjšim motorjem opremljena konica omogoča, da uporabnik natančno sledi načrtovani poti, vmesnik za zaznavanje človeških namenov pa samodejno preklaplja med naprednim in običajnim načinom.
Kako deluje, kako komunicira z uporabnikom?
Robotska bela palica deluje v svojem naprednem načinu. V tem načinu deluje manjši motor, ki poganja konico palice v obliki valja, da potisne palico v želeno smer. Podatki, ki jih posredujejo senzorji v motorju, so uporabni za izračun pričakovanega gibanja bele palice. Dejansko gibanje bele palice pa se meri s senzorjem gibanja. Razlika med enimi in drugimi podatki predstavlja odmik od gibanja konice bele palice. Če uporabnik poskuša zamahniti s palico ali jo dvigniti od tal, bo ta razlika velika, kar pomeni, da jo želi uporabnik uporabiti v analognem načinu. Ko pa se ta razlika zmanjša, pa robotska bela palica avtomatsko preklopi nazaj v napredni način.
Kakšni so bili odzivi testnih uporabnikov?
Uporabniki so bili navdušeni nad delovanjem robotske bele palice. Predvsem jim je bila všeč funkcija računalniškega vida.
Kakšne so razlike z drugimi robotskimi sistemi za gibanje oseb z okvaro vida?
Drugi sistem za interakcijo med uporabniki in napravami uporabljajo predvsem glas ali vibracije. To pa ne deluje najbolje.
Kakšna je prihodnost robotske bele palice? Bo kmalu na voljo uporabnikom?
Preden lahko robotsko belo palico uporabimo za pomoč pri navigaciji oseb z okvaro vida v resničnem svetu, moramo rešiti naslednja problema: 1) zanesljiva metoda lokalizacije za dinamična okolja (z več premikajočimi se predmeti, kot so pešci); 2) dodatno zmanjšanje teže vgrajene elektronike.