Robot phục vụ người cao tuổi

Một trong những cải tiến mới nhất đến từ sự hợp tác giữa một nhóm nhà nghiên cứu tại Đại học Carlos III của Tây Ban Nha và nhà sản xuất Robotnik. Nhóm phát triển Bộ điều khiển thuận cả hai tay trong nhà tự động (ADAM) - một robot chăm sóc người già có thể hỗ trợ mọi người thực hiện các chức năng cơ bản hàng ngày. ADAM, một robot di động trong nhà có thể đứng thẳng, có hệ thống thị giác và hai cánh tay có kẹp. ADAM thích ứng với những ngôi nhà có kích thước khác nhau để có hiệu suất an toàn và tối ưu. Nó tôn trọng không gian cá nhân của người dùng trong khi hỗ trợ công việc gia đình và học hỏi kinh nghiệm của người dùng thông qua phương pháp học tập bắt chước.

Ở mức độ thực tế, ADAM thực hiện nhiều công việc hàng ngày như quét sàn, di chuyển đồ vật và đồ đạc khi cần thiết; dọn bàn, rót nước, chuẩn bị bữa ăn đơn giản và mang đồ đến cho người dùng theo yêu cầu. Khi xem xét những phát triển hiện có trong lĩnh vực này, nhóm nhà nghiên cứu mô tả một số robot gần đây đã được phát triển và điều chỉnh để hỗ trợ người cao tuổi thực hiện cả những nhiệm vụ nhận thức (chẳng hạn như rèn luyện trí nhớ và trò chơi giúp giảm bớt các triệu chứng sa sút trí tuệ) và các nhiệm vụ thể chất (chẳng hạn như phát hiện người dùng ngã, sau đó là hành động thông báo; giám sát và hỗ trợ người dùng quản lý việc sử dụng hệ thống tự động hóa gia đình và cung cấp hỗ trợ như lấy đồ từ sàn nhà và cất đồ ở những khu vực mà người dùng không thể tiếp cận trong nhà). Trong bối cảnh đó, nhóm nghiên cứu thực hiện công việc mới này nhằm mục đích thiết kế robot có các tính năng độc đáo để hỗ trợ người dùng thực hiện một số công việc thể chất tại nhà của họ.

Chăm sóc cá nhân thông qua thiết kế modul

Một số tính năng khiến ADAM khác biệt so với các robot chăm sóc cá nhân hiện có. Đầu tiên là thiết kế modul bao gồm đế, camera, cánh tay và bàn tay cung cấp nhiều đầu vào cảm giác. Mỗi đơn vị này hoạt động độc lập hoặc hợp tác ở mức độ cao hay thấp. Điều quan trọng là robot hỗ trợ nghiên cứu đồng thời đáp ứng nhu cầu chăm sóc cá nhân của người dùng. Ngoài ra, bản thân các cánh tay của ADAM có tính hợp tác, cho phép người dùng vận hành và di chuyển theo các thông số của môi trường trước mắt. Hơn nữa, như một tính năng an toàn cơ bản trong thiết kế robot - liên tục quan tâm đến những người có mặt trong môi trường để tránh va chạm trong khi chăm sóc cá nhân. ADAM cao 160cm - khoảng chiều cao của một người trưởng thành nhỏ nhắn. Cánh tay của nó có khả năng chịu tải tối đa là 3 kg, có chiều rộng 50cm.

Nhóm nhà nghiên cứu chỉ ra rằng họ thiết kế robot để “mô phỏng cấu trúc của thân và cánh tay con người. Điều này là do cấu trúc giống con người cho phép hoạt động thoải mái hơn trong môi trường trong nhà vì các phòng, cửa ra vào và đồ nội thất đều thích nghi với con người”. Pin trong đế ADAM cung cấp năng lượng cho chuyển động, camera và cảm biến LiDAR 3D. Với tất cả hệ thống đang chạy, thời lượng pin tối thiểu của robot chỉ dưới bốn giờ và việc sạc pin mất hơn hai giờ một chút. Nó có thể xoay tại chỗ và di chuyển tới lui nhưng không thể di chuyển sang bên. ADAM bao gồm hai máy tính được kết nối nội bộ - một cho phần đế và một cho các cánh tay - và một mô-đun WiFi để liên lạc bên ngoài. Camera RGBD và 2D LiDAR giúp kiểm soát chuyển động cơ bản về phía trước, được bổ sung bằng các cảm biến RGBD và LiDAR bổ sung được đặt ở vị trí cao hơn trong thiết bị giúp mở rộng góc và phạm vi nhận biết của nó.

Cảm biến RGBD bổ sung là camera độ sâu Realsense D435 bao gồm mô-đun RGB và tầm nhìn âm thanh nổi hồng ngoại, trong khi cảm biến LiDAR bổ sung cung cấp chi tiết không gian 3D hoạt động với thuật toán ánh xạ hình học để ánh xạ toàn bộ vật thể trong môi trường. Phạm vi chuyển động gần đúng của các cánh tay của ADAM là 360 độ và hệ thống kẹp song song (“Duck Gripper”) bao gồm các tay của nó. Trong hệ thống này có nguồn điện độc lập và bo mạch Raspberry Pi Zero 2 W giao tiếp qua WiFi với nút hệ điều hành robot (ROS) tương ứng. Mạng điện trở cảm biến lực (FSR) trên mỗi hàm kẹp giúp tay nắm và nhặt đồ vật với lượng lực thích hợp.

Sử dụng robot hình người để giải trí cho người già

Một nhóm nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Nayang gần đây thực hiện một nghiên cứu khám phá tiềm năng của robot hình người để giải trí cho cư dân của một viện dưỡng lão. Nhóm xem xét cụ thể phản ứng của một nhóm người lớn tuổi khi họ chơi Bingo với một robot xã hội tên là Nadine. Nadia Magnenat Thalmann, một trong những nhà nghiên cứu thực hiện nghiên cứu, cho biết: “Mục tiêu chính của chúng tôi là điều tra xem liệu một robot có ngoại hình và cử chỉ giống con người có thể hỗ trợ người già hay không, đặc biệt bằng cách giải trí cho họ bằng các trò chơi như Bingo. Chúng tôi muốn tìm hiểu xem liệu những loại robot này có thể giúp giảm bớt sự cô đơn ở người già hay không, bằng cách mang lại sự hiện diện và kích thích bằng cách chơi trò chơi với họ vào bất kỳ thời điểm nào trong ngày”.

Nadine, nền tảng robot được Magnenat Thalmann và đồng nghiệp sử dụng, là một robot xã hội có thể giao tiếp với con người bằng các ngôn ngữ khác nhau - bao gồm cả tiếng Anh và tiếng Trung Quốc. Ngoài việc giao tiếp bằng ngôn ngữ của con người, Nadine có thể phân biệt những người dùng khác nhau bằng cách nhận dạng khuôn mặt của họ và có thể bắt đầu những cuộc thảo luận chuyên sâu với họ.

Magnenat Thalmann bình luận: “Nadine cũng có khả năng thiết lập các trò chơi và dẫn dắt một trò chơi, chẳng hạn như Bingo, bằng cách công bố các con số và tiết lộ ai là người chiến thắng. Nadine chơi chậm và cũng có thể lặp lại các con số nhiều lần để đảm bảo rằng người lớn tuổi hiểu chúng và có thời gian kiểm tra thẻ của họ và kiểm tra xem chúng đã điền đầy đủ một hàng hay cột”. Để đánh giá tiềm năng của Nadine như một công cụ giúp người già giải trí, nhóm nhà nghiên cứu thử nghiệm nó tại Viện dưỡng lão Bright Hill Evergreen, một viện dưỡng lão ở Singapore. Nghiên cứu của họ được thực hiện trên 29 cư dân của viện dưỡng lão, những người ít nhất 60 tuổi.

Trong thí nghiệm của mình, Magnenat Thalmann và đồng nghiệp sử dụng camera theo dõi nét mặt cũng như cử chỉ của những người tham gia khi họ chơi Bingo với Nadine. Họ đánh giá cụ thể mức độ chú ý, phản ứng và niềm vui của họ khi tương tác với robot. Sau đó, nhóm nhà nghiên cứu so sánh dữ liệu họ thu thập được với dữ liệu tương tự được thu thập khi những người tham gia chơi trò chơi Bingo do một y tá hoặc một nhóm y tá hướng dẫn mà không có sự tham gia của Nadine hoặc các robot xã hội khác. Đáng ngạc nhiên là họ phát hiện ra rằng các cư dân có vẻ chú ý và thích thú hơn khi chơi Bingo với robot so với khi họ chơi với y tá.

Magnenat Thalmann cho biết: “Phát hiện của chúng tôi cho thấy những người tham gia lớn tuổi vui vẻ và chú ý hơn đáng kể khi chơi với Nadine. Điều này có nghĩa là trong tương lai, robot hình người có thể được đưa vào các viện dưỡng lão để bầu bạn cùng người già, giúp họ giải trí và chơi trò chơi với họ khi các y tá bận rộn”. Nghiên cứu do nhóm nhà nghiên cứu này thực hiện cuối cùng có thể truyền cảm hứng cho các viện dưỡng lão mua và bắt đầu sử dụng các robot xã hội, chẳng hạn như Nadine để giải trí cho cư dân của họ. Trong khi đó, Magnenat Thalmann và đồng nghiệp có kế hoạch tiếp tục khám phá tiềm năng của robot xã hội với vai trò trợ lý, bạn đồng hành và người chăm sóc.

Magnenat Thalmann phát biểu: “Bây giờ chúng tôi có kế hoạch tiếp tục phát triển robot xã hội, cải thiện khả năng hiểu tình huống và hành động phù hợp, với nhận thức cao hơn về những gì đang diễn ra xung quanh chúng. Ví dụ, trong trường hợp của Nadine, chúng tôi muốn nó di chuyển tự do hơn trong môi trường xung quanh, tiếp cận người dùng và tương tác trực tiếp với họ”.

Robot chơi trò chơi điện tử và xem Ti vi cùng con người

Một nhóm nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ Nara ở Nhật Bản gần đây phát triển một robot mới chơi trò chơi điện tử với người dùng. Masayuki Kanbara, một trong những nhà nghiên cứu thực hiện nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đang phát triển robot trò chuyện trong khi xem TV cùng nhau và công nghệ tương tác tạo ra sự đồng cảm để tạo ra một robot đối tác sống cùng với con người trong cuộc sống hàng ngày. Chúng tôi phát triển một robot chơi trò chơi truyền hình cùng nhau để tạo cơ hội cho mọi người tương tác với robot trong cuộc sống hàng ngày của họ”.

Hệ thống robot mới do Kanbara và đồng nghiệp tạo ra dựa trên hệ thống đối thoại hỗ trợ các cuộc trò chuyện suôn sẻ với người dùng. Hệ thống này xử lý những gì người dùng nói khi chơi trò chơi với robot và đưa ra những phản hồi phù hợp. Nhóm nhà nghiên cứu cũng phát triển một hệ thống có thể điều chỉnh nội dung của trò chơi mà người dùng và robot đang chơi, chẳng hạn bằng cách thay đổi các nhân vật trong trò chơi và những gì họ đang làm. Khi trò chơi diễn ra, robot nói những điều phù hợp với những gì đang xảy ra vào thời điểm đó mà vẫn giữ được giọng điệu thân thiện.

Kanbara giải thích: “Robot được đề xuất đối thoại với con người khi cùng nhau chơi một trò chơi truyền hình mang tính cạnh tranh để nhận ra sự tương tác liên tục giữa con người và robot trong cuộc sống hàng ngày. Robot vui mừng khi thắng và thất vọng khi thua”. Để đánh giá tiềm năng của hệ thống robot được đề xuất, Kanbara và đồng nghiệp đã thử nghiệm nó trong một thí nghiệm có sự tham gia của 30 người.

Những người tham gia này được yêu cầu chơi cùng một trò chơi điện tử một mình và kết hợp với robot của nhóm, sau đó chia sẻ phản hồi của họ trong một bảng câu hỏi đơn giản. Trong bảng câu hỏi này, hầu hết người tham gia đều nói rằng họ thấy chơi với robot thú vị hơn chơi một mình. Điều này nhấn mạnh lời hứa về robot đồng hành của nhóm trong việc giúp người dùng giải trí và cải thiện trải nghiệm chơi trò chơi của họ.

Kanbara bình luận: “Trong những năm gần đây, một số người đã khám phá tiềm năng của trò chơi TV như một công cụ giúp người già rèn luyện các kỹ năng tinh thần và duy trì sự nhạy bén. Do đó, robot của chúng tôi có thể được sử dụng như một trong những chức năng để tiếp tục sử dụng các robot đối tác để trông chừng và hỗ trợ cuộc sống của người già”. Robot do nhóm nghiên cứu này phát triển có thể sớm được cải tiến hơn nữa và được thử nghiệm trong các thử nghiệm thực nghiệm bổ sung để khám phá thêm tiềm năng của nó.

Ngoài ra, nghiên cứu gần đây có thể truyền cảm hứng cho sự phát triển của các trải nghiệm chơi game tương tác, mang tính hướng dẫn và có sự hỗ trợ của robot khác nhắm vào các phân khúc dân số cụ thể, chẳng hạn như người lớn tuổi hoặc trẻ em được chẩn đoán mắc chứng rối loạn phổ tự kỷ (ASD).