靠肌肉信號(hào)操作無人機(jī)鉆鐵環(huán)！MIT科學(xué)家想讓機(jī)器擁有直覺

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來源：MIT

編譯：朱科錦、yawei

愛因斯坦（Albert Einstein）曾經(jīng)說過 唯一真正有價(jià)值的東西是直覺。 直覺是幫助我們理解意圖和互相交流的最重要因素之一。

但是我們很難教別人如何擁有直覺，更別提訓(xùn)練機(jī)器了。為了改善這一點(diǎn)，麻省理工學(xué)院的計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）的團(tuán)隊(duì)提出了一種方法，可以讓我們與機(jī)器進(jìn)行更緊密地協(xié)作。實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)址：

http://csail.mit.edu/

該系統(tǒng)被稱為 Conduct-A-Bot，它使用來自可穿戴傳感器的人體肌肉信號(hào)來引導(dǎo)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。

麻省理工學(xué)院 Stephen A. Schwarzman 計(jì)算機(jī)學(xué)院研究中心副院長，CSAIL 負(fù)責(zé)人，該系統(tǒng)的論文的合著者 Daniela Rus 教授說： 我們?cè)O(shè)想的世界中，機(jī)器將幫助人們進(jìn)行智力和體力工作，為了做到這點(diǎn)，機(jī)器需要適應(yīng)人們的需求，而不是反過來人適應(yīng)機(jī)器。

為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的無縫協(xié)作，我們把肌電圖和運(yùn)動(dòng)傳感器戴在二頭肌，三頭肌和前臂上來測量肌肉信號(hào)和運(yùn)動(dòng)。然后，算法將處理這些信號(hào)來實(shí)時(shí)檢測手勢，無需離線校準(zhǔn)或收集每個(gè)用戶的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)僅使用兩個(gè)或三個(gè)可穿戴式傳感器，不使用環(huán)境里的任何數(shù)據(jù)，這大大減少了普通用戶與機(jī)器人之間互動(dòng)的障礙。

Conduct-A-Bot 可以被用于各種場景，包括電子設(shè)備上的導(dǎo)航菜單或被監(jiān)督的自動(dòng)機(jī)器人。盡管該團(tuán)隊(duì)可以使用任何商用無人機(jī)，但是他們使用了 Parrot Bebop 2 無人機(jī)。

通過檢測類似于旋轉(zhuǎn)的手勢，緊握的拳頭，肌肉收縮的手臂和前臂等動(dòng)作，Conduct-A-Bot 可以向上 / 下 / 左 / 右以及向前移動(dòng)無人機(jī)，它還可以使無人機(jī)旋轉(zhuǎn)和停止。

如果你對(duì)你的朋友比劃了向右的手勢，他們可能會(huì)理解為他們應(yīng)該朝那個(gè)方向前進(jìn)。同樣，如果你向左揮動(dòng)手，無人機(jī)也會(huì)向左轉(zhuǎn)。

在測試中，當(dāng)無人機(jī)被遙控飛過鐵環(huán)時(shí)，它可以正確響應(yīng) 1500 多個(gè)手勢中的 82％。當(dāng)不控制無人機(jī)時(shí)，系統(tǒng)還可以正確識(shí)別大約 94％的手勢。

該論文的主要作者 Joseph DelPreto 說： 學(xué)會(huì)我們的手勢可以幫助機(jī)器人來理解我們?cè)谌粘Ｉ钪凶匀皇褂酶嗟姆钦Z言交流。這種類型的系統(tǒng)可以讓人機(jī)交互更加類似于人與人間的互動(dòng)，這種情況下，無需經(jīng)驗(yàn)或外部傳感器即可讓人們更輕松地開始使用機(jī)器人。

這種類型的系統(tǒng)最終可能可以運(yùn)用到人機(jī)協(xié)作的一系列程序里，包括遠(yuǎn)程探索，輔助型機(jī)器人或制造類任務(wù)（例如運(yùn)送物體或舉升材料）。

這些智能工具也在現(xiàn)在社會(huì)隔離情況下適用，并有可能開辟出一個(gè)新的非接觸式工作領(lǐng)域。例如，你可以想象人類通過控制機(jī)器來安全地打掃病房或提供藥物，這樣可以讓我們保持安全距離。

肌肉信號(hào)通?？梢蕴峁┮曈X上很難觀察到的關(guān)于狀態(tài)的信息，例如關(guān)節(jié)僵硬或疲勞。

例如，如果你觀看某人拿著一個(gè)大盒子的視頻，你可能難以猜測需要多少力氣或力量才可以搬動(dòng)盒子，一臺(tái)機(jī)器也很難僅憑視覺來猜測這些。而使用肌肉傳感器不僅可以判斷運(yùn)動(dòng)，還可以估算執(zhí)行該物理軌跡所需的力和力矩。

對(duì)于當(dāng)前用于控制機(jī)器人的手勢詞匯，檢測到的動(dòng)作如下：

收縮上臂肌肉以停止機(jī)器人運(yùn)動(dòng)（類似于在看到問題時(shí)短暫的畏縮）：二頭肌和三頭肌肌肉信號(hào)；

向左 / 向右 / 向上 / 向下?lián)]動(dòng)手以橫向或垂直移動(dòng)機(jī)器人：前臂肌肉信號(hào)（前臂加速度計(jì)指示手的方向）；

握緊拳頭使機(jī)器人向前移動(dòng)：前臂肌肉信號(hào)；

順時(shí)針 / 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)以旋轉(zhuǎn)機(jī)器人：前臂陀螺儀。

機(jī)器學(xué)習(xí)分類器使用可穿戴式傳感器檢測手勢。無監(jiān)督分類器處理肌肉和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)將其聚類，以學(xué)習(xí)如何將手勢與其他運(yùn)動(dòng)區(qū)分開。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還可以根據(jù)前臂肌肉信號(hào)預(yù)測腕部地彎曲或伸展。

該系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是在每個(gè)人做出控制機(jī)器人的手勢時(shí)根據(jù)每個(gè)人的信號(hào)進(jìn)行自我校準(zhǔn)，從而使普通用戶能更快，更輕松地開始與機(jī)器人交互。

未來，研究小組希望測試更多參與者。盡管 Conduct-A-Bot 涵蓋了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的常見手勢，研究人員仍然希望擴(kuò)展詞匯表，使其包含更多連續(xù)或用戶定義的手勢。最終，他們希望機(jī)器人可以從這些交互中學(xué)習(xí)，以更好地理解任務(wù)，并提供更多可預(yù)見的協(xié)助或增加其自主性。

DelPreto 說：該系統(tǒng)讓我們離人機(jī)無縫協(xié)作更加近了一步，這些機(jī)器人可以成為日常任務(wù)中更有效，更智能的工具。隨著此類工作不斷變得越來越容易獲得和普及，產(chǎn)生協(xié)同效益的可能性在提高。

相關(guān)報(bào)道：

http://news.mit.edu/2020/conduct-a-bot-muscle-signals-can-pilot-robot-mit-csail-0427

我的公司是否需要獨(dú)立的數(shù)據(jù)團(tuán)隊(duì) ?

我該何時(shí)、怎么樣建設(shè)自己的數(shù)據(jù)團(tuán)隊(duì) ?

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