Robotski psi kao vodiči za slijepe: ovo je nova potpomognuta mobilnost

Informatec Digital » Resursi » Robotski psi kao vodiči za slijepe: ovo je nova potpomognuta mobilnost

Osobe s oštećenjem vida oslanjale su se na bijeli štap i tradicionalni psi vodiči Da bi se sigurno kretali, tehnologija brzo mijenja ovaj pejzaž. Projekti robotskih pasa i robota vodiča pojavljuju se u raznim dijelovima svijeta, obećavajući pristupačniju, skalabilniju i, u nekim slučajevima, precizniju alternativu životinjama pomagačima.

Ova nova generacija roboti asistenti za slijepe kombinuje napredne senzore, veštačka inteligencijaGPS i prepoznavanje glasa koriste se za vođenje korisnika, otkrivanje prepreka, tumačenje okoline, pa čak i "razgovor" s osobom koju prate. Od Brazila do Kine, uključujući Španiju, Sjedinjene Američke Države i Australiju, testiraju se vrlo različiti prototipovi: neki imaju kotače i izgledaju kao koferi, drugi podsjećaju na autentične četveronožne robotske pse, a postoje i oni sa šest nogu za dodatnu stabilnost.

Zašto su robotski psi potrebni kao vodiči za slijepe?

Jedan od glavnih pokretača ovog trenda je veliki nedostatak pasa vodiča u poređenju s brojem ljudi kojima bi bio potreban. Samo u Španiji postoji skoro milion ljudi s nekom vrstom oštećenja vida, a ipak postoji samo oko 957 pasa vodiča koji ih aktivno prate u njihovom svakodnevnom životu.

Na globalnom nivou, Svetska zdravstvena organizacija Procjenjuje se da oko 314 miliona ljudi ima značajno oštećenje vida, od kojih je oko 45 miliona slijepo. S obzirom na ove brojke, model zasnovan isključivo na obučenim psima očito je nedovoljan, čak i u zemljama s dobro uspostavljenim i subvencioniranim programima.

Problem nije samo u količini, već i u troškovi i vrijeme obukeObuka psa vodiča zahtijeva oko dvije do tri godine specijaliziranog rada, a samo oko polovina životinja koje započnu proces uspješno ga završi. U zemljama poput Španije, ukupni trošak po psu može biti oko 30.000 eura, iako ga često pokrivaju organizacije poput ONCE (Španska nacionalna organizacija slijepih); drugdje, trošak je oko 50.000 dolara po psu vodiču.

U Brazilu situacija nije ništa ohrabrujuća: procjenjuje se da postoji samo oko 200 aktivnih pasa vodiča za otprilike 6,5 miliona ljudi s oštećenjem vida. U Kini je neravnoteža još upečatljivija: oko 400 pasa vodiča za više od 17 miliona slijepih osoba, u kontekstu gdje je vlasništvo kućnih ljubimaca za pomoć relativno novo i gdje mnoga radna mjesta, restorani i javna okruženja nisu baš prijateljski raspoloženi prema ovim životinjama.

S obzirom na ovaj scenario, mnogi istraživači i poduzetnici su sebi postavili vrlo direktno pitanje: da li je dresura i održavanje psa vodiča zaista toliko teško? Sporo, skupo i ograničenoZašto ne razviti robotsku alternativu koja se može masovno proizvoditi, s vremenom postati jeftinija i doprijeti do mnogo većeg broja ljudi?

LYSA: robotski vodič na kotačima koji je nastao u Brazilu

Jedan od najnaprednijih i najkonkretnijih projekata je LysaVixsystem, robot vodič kojeg je razvio brazilski startup, ne liči na psa. Umjesto toga, to je mali kofer sa uvlačivom ručkom i točkovima, težak oko 4 kilograma i visok oko 40 centimetara. Njegov dizajn omogućava slabovidnoj osobi da uhvati ručku i kreće se kao da vuče lagana kolica.

Lysa je prvobitno zamišljena za zatvoreni prostori kao što su tržni centri, prodavnice ili aerodromi, a već je započeo testiranje u državama poput Espírito Santoa, Rio de Janeira i São Paula. Za rad, robot kombinuje specifičan softver, aplikaciju za mobilni telefon, vještačku inteligenciju, mrežu senzora, kameru i Lidar laserski sistem, koji mu omogućava detekciju svjetlosti i mjerenje udaljenosti s velikom preciznošću.

Zahvaljujući cijelom ovom skupu tehnologija, robot je u stanju da mapirajte okolinu, izračunajte rute i vodi korisnika do odabranog odredišta. Tokom putovanja, Lysa pruža i akustične i smjerne signale, omogućavajući korisniku da percipira kretanje robota i čuje jasne upute o putu kojim treba ići.

Prema riječima njenog tvorca, specijaliste za informatiku Nedinalve de Araúja Sellina, Lysa ne samo da detektuje i izbjegava prepreke na nivou tla, već i one na srednjoj visini ili iznad korisnikove glave, poput grana drveća ili visećih saksija, koje su često odgovorne za mnoge... nesreće s konvencionalnim štapovima za hodanjeOsim toga, robot identificira da li se ispred njega nalazi osoba ili grupa ljudi i shodno tome prilagođava svoje ponašanje.

Sellin upoređuje Lysu sa tzv. pametni štapovi koji već postoje na tržištu, uz napomenu da robot nudi preciznije navođenje i viši nivo "inteligencije". Dok je štap za hodanje ograničen na otkrivanje prepreka, robot razumije raspored okoline, planira rute, interpretira prisustvo drugih elemenata i sve te informacije prenosi korisniku na organizovan način.

U svojoj trenutnoj fazi, robot se prodaje za upotrebu u zatvorenom prostoru po cijeni od oko Real 15.000Kompanija je počela primati narudžbe i za prodate jedinice i za one posuđene klijentima za pilot testiranje. Budući da se radi o novoj tehnologiji, mnoge organizacije preferiraju da je temeljito testiraju prije velikih kupovina, pa Vixsystem kombinira direktnu prodaju s ugovorima o evaluaciji.

Lysina priča je počela mnogo skromnije 2011. godine, kada je Sellin predavao robotiku u javnoj srednjoj školi u općini Serra, u metropolitanskom području Vitórije. Nakon što je primijetio da potreba za rješenjima za mobilnost Za osobe s oštećenjem vida, potreba je bila stvarna i hitna. Ona i njeni studenti su sastavili prvi ručno izrađeni prototip koristeći dijelove drugih robota i testirali ga s oko 20 slijepih osoba kako bi prikupili njihove povratne informacije.

Iako taj prvi model nije bio ni blizu gotovog proizvoda, mnogi učesnici su bili spremni da ga kupe takvog kakvog jeste, što je pojačalo uvjerenje da postoji snažna i nedovoljno zadovoljena potražnjaOd tada je poduzetnica počela osiguravati različite izvore finansiranja, počevši od 2014. godine s projektom Nacionalnog vijeća za naučni i tehnološki razvoj (CNPq), koji joj je omogućio da zaposli dva istraživača s magistarskim diplomama - jednog iz elektrotehnike, a drugog iz računarstva - kako bi unaprijedili dizajn.

Tokom narednih godina, proizvedeno je nekoliko prototipova i provedeno je više krugova validacije sa više od 200 osoba sa oštećenim vidomintegrirajući njihove povratne informacije u konačni koncept Lyse. Godine 2017. Sellinino učešće u brazilskoj verziji televizijske emisije Shark Tank donijelo joj je 200.000 reala i, možda još važnije, medijsku vidljivost koja je olakšala potragu za većom podrškom.

Vixsystem je također osigurao finansiranje od Agencije za finansiranje studija i projekata (Finep) i Fondacije za podršku naučnim istraživanjima i inovacijama Espírito Santo (Fapes). U 2021. godini projekat je napravio značajan korak naprijed kada je odabran u okviru Inovativni istraživački program u malim preduzećima (PIPE) FAPESP-a, u okviru strateškog poziva vezanog za internet u saradnji s Ministarstvom nauke, tehnologije i inovacija (MCTI), Ministarstvom komunikacija (MCom) i Odborom za upravljanje internetom u Brazilu (CGI.br).

Zahvaljujući ovom podsticaju, kompanija radi na Lysa vanjska verzijaOpremljen GPS-om i dizajniran za upotrebu na javnim cestama, robot se suočava s većim tehničkim izazovom. Mora se nositi s nepostojećim trotoarima, raskrsnicama, neravnim terenom i širokim spektrom urbanih situacija. Sellin priznaje da je nedostatak definiranih trotoara jedan od glavnih izazova koje treba prevladati prije nego što sistem bude zaista održiv na ulici.

Prednosti i nedoumice u poređenju s tradicionalnim psima vodičima

Pojava robota vodiča poput Lyse izazvala je zanimljivu debatu u oblasti oštećenja vida. Iz Fondacije Dorina Nowill za slijepe u São Paulu, advokat Marcelo Panico vjeruje da je ideja robotskog vodiča... vrlo obećavajućeAli on insistira na tome da se to mora pažljivo procijeniti, kako zbog troškova, tako i zbog društvenih implikacija.

Trenutno, psi vodiči uživaju visok nivo društvenog priznanja A njihov pristup različitim okruženjima (prijevoz, trgovine, javne zgrade itd.) zaštićen je zakonom u mnogim zemljama. Nadalje, emocionalna veza koja se uspostavlja između slijepe osobe i njenog psa vodiča ima direktan utjecaj na psihološko blagostanje i samopoštovanje korisnika, nešto što je teško replicirati mašinom.

Panico naglašava da je pas vodič mnogo više od alata za mobilnost: on je stalni pratilac...emocionalna podrška i posrednik u društvenim odnosima. Jednostavna činjenica da ljudi prilaze da pitaju za psa ili pokažu interes za osobu generira ljudske interakcije koje robot, ma koliko sofisticiran bio, ne može ponuditi na isti način.

Istovremeno, advokat priznaje da izuzetno ograničena dostupnost Nedostatak pasa vodiča u zemljama poput Brazila ili Kine isključuje veliku većinu ljudi kojima su potrebni. Troškovi obuke, duge liste čekanja i teškoće u pronalaženju odgovarajućih životinja znače da mnogi ljudi nikada nemaju pristup psu vodiču.

Stoga, umjesto da u potpunosti zamijene pse, mnogi projekti robota vodiča su zamišljeni kao dopuna ili alternativa Za one koji ne mogu pristupiti životinji ili kao prelazno rješenje dok čekaju da im se dodijeli. Neki također smatraju da, u određenim kontekstima (na primjer, u složenim interijerima ili u zadacima prepoznavanja vizualnih informacija), robot može pružiti funkcije koje pas nije sposoban obavljati.

Četveronožni robotski psi: od Boston Dynamicsa do jeftinijih verzija

U oblasti robota u obliku psa, glavna globalna referenca je mjestoČetveronožni robot, kojeg je razvila američka kompanija Boston Dynamics, zvijezda je spektakularnih demonstracija na sajmovima tehnologije i već se koristi u sektorima poput građevinarstva i rudarstva za inspekcijske i izviđačke zadatke na teškom ili opasnom terenu.

Spot se ističe po svom nevjerovatna mobilnostPenje se uz stepenice, prelazi neravne površine, održava ravnotežu prilikom guranja i može biti opremljen kamerama i senzorima za prikupljanje podataka. Međutim, njegova cijena, koja u Sjedinjenim Državama prelazi 70.000 dolara, čini ga potpuno nedostupnim većini korisnika i institucija koje rade sa slijepim osobama.

Inspirisane ovim modelom, nekoliko kompanija u Kini, Japanu i Njemačkoj razvilo je vlastite četveronožni robotiNeki imaju više industrijski fokus, dok su drugi gotovo kao napredne igračke. Na tržištu su se pojavile mnogo jeftinije kineske verzije; na primjer, Unitre Robotics prodaje šest modela robotskih pasa, s početnom cijenom od oko 2.700 dolara za najosnovniji.

Uprkos tome, ovi uređaji nisu namijenjeni kao vodiči za osobe s oštećenjem vidaNjihova glavna upotreba je nadzor, inspekcija tunela i podzemnih prostora, otkrivanje eksploziva i druge sigurnosne ili održavajuće funkcije. Da bi se transformisali u prave vodiče, bilo bi potrebno redizajnirati i njihov softver i korisnički interfejs, kao i prilagoditi njihovo ponašanje specifičnim potrebama slijepih osoba.

U Brazilu, istraživač Diego Renan Bruno iz Laboratorija za mobilnu robotiku Univerziteta u Sao Paulu (ICMC-USP) koristi Spot kao referencu za svoj vlastiti projekat. robotski pas vodičZajedno sa svojim bivšim studentom Marcelom Assisom, počeo je raditi 2017. godine u unutrašnjosti države São Paulo, u općini Catanduva, razvijajući prototipove koji su se s vremenom razvijali.

Njihova prva verzija je napravljena na veoma „uradi sam“ način, koristeći dijelove starog usisivača. Kasnije, u okviru programa hakerske rezidencije Red Bull Basement, razvili su drugi prototip 2019. godine, a sada planiraju treću iteraciju koja će biti robot sa nogama, približavajući se klasičnoj ideji robotskog psa.

Bruno tvrdi da, ako ćemo govoriti o „robotski vodičOvaj robot bi se trebao ponašati slično pravom psu vodiču, po tome što se može kretati po stepenicama, ivičnjacima i neravnom terenu bez oslanjanja na rampe ili potpuno glatke površine. Po njegovom mišljenju, roboti na točkovima su ograničeni na područja s pristupačnošću usporedivom s invalidskim kolicima, dok bi dobro dizajniran četveronožac mogao pristupiti mnogo većem broju okruženja.

Kineski robotski pas vodič sa šest nogu: stabilnost i prepoznavanje glasa

U Kini, tim sa Mašinskog fakulteta Šangajski univerzitet Jiao Tong Razvijaju vrlo jedinstvenog robotskog psa vodiča. Njegov izgled podsjeća na engleskog buldoga, iako je nešto širi, a upečatljiv je jer ima šest nogu umjesto četiri, dizajnerska odluka koja nastoji maksimizirati stabilnost i glatke pokrete.

Njegov tvorac, Gao Feng, objašnjava da kada robot podigne tri noge da bi se kretao naprijed, ostale tri formiraju neku vrstu vrlo stabilan tronožacOvo smanjuje trzaje koje osjeća slijepa osoba pričvršćena za remen. Cilj je da korisnik iskusi glatko i udobno kretanje, bez naglih trzaja koji bi mogli uzrokovati nesigurnost.

Ovaj robotski pas je opremljen baterijom od senzori i kamere Ove karakteristike mu omogućavaju prepoznavanje okoline, identifikaciju saobraćajnih znakova, tumačenje semafora i detekciju različitih vrsta prepreka. Nadalje, integriše sistem prepoznavanja glasa sa preko 90% tačnosti i vremenom odziva manjim od jedne sekunde, što mu omogućava brzu reakciju na verbalne komande korisnika.

Umjetna inteligencija koja upravlja robotom odgovorna je za planiranje ruteSistem interpretira glasovne komande i pruža audio upozorenja u realnom vremenu o svojoj okolini, od pješačkih prelaza do blizine opasnih raskrsnica. Također uključuje interfejs koji se kontroliše povodcem, sličan onome koji se koristi kod pravog psa, za podešavanje brzine hodanja ili indikaciju promjena smjera.

Projekat je već u fazi testovi na otvorenom terenuProjekat uključuje aktivno učešće slijepih osoba koje pomažu u prilagođavanju i lokomotornog ponašanja robota i prirodnosti njegovih glasovnih komandi (trenutno fokusiranih na kineski). Gao Fengova ideja je da se, nakon završetka eksperimentalne faze, uređaj može masovno proizvoditi, progresivno smanjujući njegovu cijenu.

Sam Gao upoređuje ovu viziju sa automobilskom industrijom: prirodni pas vodič zahtijeva godine individualizovane obuke, a njegov broj je nužno ograničen, dok bi se robot mogao proizvoditi kao standardna industrijska roba, što bi dovelo do... potencijalno tržište od desetina miliona jedinica kako bi se zadovoljila globalna potražnja za vodičima za slijepe osobe.

Šape 2.0 na Univerzitetu u Alicanteu: robotski pas vodič sa vokacijom za društvo

U Španiji se također postiže napredak u ovoj oblasti s projektima kao što su Šape 2.0Mali četveronožni robot trenutno šeta kampusom Univerziteta u Alicanteu zajedno sa studentima i znatiželjnim posmatračima. Njegovo ime, koje na engleskom znači "male noge", odražava dugogodišnji rad istraživačkog tima s iskustvom u tehnologijama za osobe s invaliditetom.

Paws koristi laserske senzore, slične onima na usisivačima tipa Roomba, ali mnogo snažnije, u kombinaciji sa... visokoprecizna GPS tehnologija i obradu videa korištenjem umjetne inteligencije. Zahvaljujući ovom sistemu, može mapirati rute unutar kampusa, izbjegavati prepreke u stvarnom vremenu i izvoditi male "trikove" koji uveliko impresioniraju one koji ga vide u akciji.

Istraživači objašnjavaju da njihov cilj nije da "zamijene" tradicionalne pse vodiče, već da ponude tehnološki dodatak Može se koristiti dok osoba čeka da joj se dodijeli pravi pas vodič ili u okruženjima gdje životinja nije najbolja opcija. Teoretski, kada se Paws potpuno razvije, slijepa osoba bi mogla imati robotskog asistenta za nekoliko dana, umjesto da čeka godinama.

Pored vođenja od jedne tačke do druge, robot je dizajniran da ponuditi dodatne uslugePrimjeri uključuju čitanje jelovnika u restoranu, prepoznavanje proizvoda u supermarketu, lociranje ulaza u trgovinu ili opisivanje broja ljudi u prostoriji. Sve ove informacije će se prenositi putem ugrađenog zvučnika, što će ga učiniti nekom vrstom mobilnog slušnog asistenta.

Jedna od prednosti koju su istakli oni koji su vodili projekat je visoka tačnost GPS lokacijeOvo omogućava korisniku da bude vođen do određenih koordinata (kao što su određena vrata unutar zgrade), nešto što tradicionalni pas vodič ne može učiniti s tim nivoom tačnosti. Nadalje, robot uči putem neuronske mreže sposobne za prepoznavanje obrazaca poput semafora, objekata, vrsta podova ili prepreka na svom putu.

Tim sa Univerziteta u Alicanteu je prethodno radio sa rješenjima za vještački vid za slijepe osobe, kao što je aplikacija koja, na osnovu fotografije ili videa, opisuje okruženje kako bi pomogla u lociranju objekata ili identifikaciji vizualnih karakteristika (na primjer, boje odjeće). Sada je ta tehnologija integrirana u Paws zajedno sa zvučnikom kako bi ponudila... najkompletniji asistent.

Ako sve bude išlo po planu, očekujemo da ćemo za nekoliko godina imati potpuno funkcionalan prototipMeđutim, dolazak komercijalnog proizvoda za domove mogao bi biti odgođen za skoro deceniju zbog procesa certifikacije, testiranja u stvarnim uslovima i industrijskog skaliranja. Projekat finansira Univerzitetski institut za istraživanje računarskih nauka na Univerzitetu u Alicanteu i Synergy Tech, kompanija koja proizvodi Paws 2.0 i druge robote sa sličnim karakteristikama.

Robotski pas vodič iz Binghamtona (New York): učenje s potkrepljenjem i „pametni povodac“

U Sjedinjenim Američkim Državama, grupa inženjera sa Odsjeka za računarske nauke na Binghamton UniversityNa Državnom univerzitetu u New Yorku, on također radi na robotskom psu vodiču koji je dizajniran kao jeftinija, efikasnija i pristupačnija alternativa.

Tim, koji predvodi docent Shiqi Zhang, a čine ga i doktorand David DeFazio i student treće godine Eisuke Hirota, obučava se već oko godinu dana. Četveronožni robot opremljen vizualnim "oko"Tokom demonstracije u univerzitetskim laboratorijama, mašina je bila u stanju da vodi osobu kroz hodnik, reagujući i na verbalne komande i na povlačenje povodca.

Njihov pristup se zasniva na jedinstveni interfejs za remen u kombinaciji s učenjem s potkrepljenjem. Robot je obučen da interpretira napetost i smjer povlačenja kao komandne signale, dok mu njegovi sistemi vida i navigacije omogućavaju izbjegavanje prepreka, održavanje sigurne putanje i prilagođavanje hoda.

Prema Zhangu, nakon otprilike 10 sati obuke s razvijenim sistemom, u stanju su dobiti robote koji se kreću autonomno i navigiraju kroz zatvoreni prostoriOni vode ljude, izbjegavajući prepreke, a istovremeno tumače povlačenje povodca kao razumljive upute. To predstavlja značajno ubrzanje u odnosu na uobičajene dvije ili tri godine obuke za psa vodiča.

Projekt je još uvijek daleko od komercijalno spremnog proizvoda, ali početni rezultati ukazuju na to da bi robotski pas ove vrste mogao... drastično smanjite vrijeme i troškove obuke u poređenju sa konvencionalnim psima vodičima. Srednjoročno gledano, tim želi da ide dalje od fizičkih komandi i doda interfejs koji koristi prirodni jezik.

DeFazio ističe da će sljedeći korak biti opremanje robota sposobnošću da održavati kontekstualni razgovor s korisnikom, razumijevajući složene verbalne zahtjeve i odgovarajući odgovor. Također žele uključiti ono što nazivaju "inteligentnom neposlušnošću": ako osoba s oštećenjem vida naredi robotu da se kreće prema području s opasnim prometom, sistem bi trebao biti u stanju prepoznati rizik i odbiti poslušati tu naredbu.

U konačnici, cilj je da robotski pas djeluje kao odgovorni samozaposleni asistentkoji interpretira namjeru korisnika bez gubitka iz vida sigurnosti. Ovo će zahtijevati više godina istraživanja i testiranja u stvarnim situacijama, ali put koji su pokazala ova početna iskustva ukazuje na sve inteligentnije robote vodiče koji su više integrirani u svakodnevni život.

U međuvremenu, kontrast između troškova i vremena potrebnog za obuku biološkog psa vodiča - oko 30.000 eura ili više i dvije ili tri godine, sa samo upola manjom stopom uspjeha - i nekoliko sati obuke potrebnih robotu Binghamton sa svojim sistemom učenja s pojačanjem, pojačava ideju da... Robotski psi mogu demokratizirati pristup do potpomognute mobilnosti za milione ljudi.

Cijeli ovaj ekosistem robota vodiča i robotskih pasa vodiča, od Lyse u Brazilu do prototipova u Kini, Španiji i Sjedinjenim Američkim Državama, ukazuje na budućnost u kojoj će osobe s oštećenjem vida moći birati između vrlo različitih opcija: četveronožni pratioci od krvi i mesa sa ogromnom emocionalnom vrijednošću, roboti na točkovima dizajnirani za unutrašnju upotrebu, napredni četveronošci sposobni za kretanje po teškom terenu i hibridni sistemi koji kombinuju najbolje iz svakog svijeta kako bi ponudili veću autonomiju, sigurnost i kvalitet života.

Vezani članak:

Kako koristiti DeepMind i razumjeti njegov stvarni utjecaj na umjetnu inteligenciju