飯來張口,華盛頓大學(xué)成功研發(fā)出一種專門用于喂食的機械手臂

美國約有一百萬的人不能自主進食。有的是因為殘障問題，有的年齡漸長不方便，他們需要護工用勺子一口一口地將食物送進嘴里。華盛頓大學(xué)去年成功研發(fā)一種專門用于喂食的機械手臂，機器人還能嵌在輪椅上，手臂一頭握著勺子，裝好食物，然后送入病人口中。

但午餐場合要實現(xiàn)自動化并不是那么容易。研究者首先要對用戶進食體驗進行解構(gòu)，才能讓機器人掌握叉子的使用。

而喂食機器人也需要多領(lǐng)域的共同研究與支持。這個過程最重要的第一步就是需要機器人可以準確無誤地叉中食物。無論是脆蘿卜，還是外表光滑難以夾住的葡萄，或是軟糯的香蕉，不同的食物帶來不同的難題。參與該項目的計算機科學(xué)博士生Gilwoo Lee表示，“人們用叉子戳食物時往往會考慮食物的形狀，硬度和進食方式等方面。”因此實驗室邀請一組人員使用帶有傳感器的叉子對人體模型進行喂食，同時研究人員會記錄有關(guān)數(shù)據(jù)，以此更好理解其中的微小動作。

舉個例子，香蕉剝開皮后還是完整的的。但機器手臂要想叉起這種水果時，香蕉也很容易滑下來。Lee說：“為了提高叉中柔軟物體的成功率，我們特意在機械手臂彎曲時設(shè)置一個專門的角度以防物體掉落。”

在把食物送進使用者嘴巴里的過程中，叉子上升到合適高度，牢牢叉住食物避免下掉是第二個難題。研究人員在這一部分的實驗中特意讓機械手臂給無障礙人士喂食。他們發(fā)現(xiàn)，像蘿卜這種口感爽脆的食物不僅需要固定機械手臂彎曲的角度，喂食位置也不宜多變。倘若叉子插在蘿卜中間，人就無法完全吃到食物，像蘿卜這種長條狀的食物應(yīng)該用叉子戳在食物尾端。

待軟件收集了足夠多的進食數(shù)據(jù)后，機器人用物體識別軟件分辨12種食物（蘋果，香蕉，燈籠椒，西蘭花，哈密瓜，蘿卜，花椰菜，圣女果，葡萄，蜜瓜，獼猴桃，草莓），并根據(jù)食物不同的形狀來改變獲取方式。此外，機器人還可以感知使用者嘴巴張開等待喂食，便將食物送入口中。

研究隊伍承認，這種方式仍不盡完善——若使用者一邊進食一邊聊天，那么機器人可能會誤判其行為，一個簡單的張嘴打招呼行為可能會被認為是發(fā)出了想吃東西的信號。同時這種機器人也不能自行切割食物，但Lee指出在上述條件下，身體不便的中風(fēng)患者可以使用單手砧板，將來機器人也會學(xué)習(xí)這一類切割技能。如今，實驗團隊創(chuàng)造新的算法，致力于讓機器人學(xué)習(xí)拿起各種各樣的食物（卷意大利面也是它的必修課）以應(yīng)對將來更多的挑戰(zhàn)。

目前團隊還沒有將產(chǎn)品上市的計劃。令人感到振奮的是，機器人所有的零件都是現(xiàn)有的。機器人最核心的手臂部分是Kinova生產(chǎn)的Jaco輔助機械臂，而相機和深度傳感器則由Intel（英特爾）制造。這都意味著我們?nèi)缃竦奈锢砑夹g(shù)越趨成熟，人們的進食問題得以解決，最后的難題就是如何將復(fù)雜的用戶體驗轉(zhuǎn)換成代碼而已。