Roboty rehabilitacyjne pomagają osobom ze znacznym stopniem niepełnosprawności uzyskać samodzielność w wykonywaniu codziennych czynności. Inne nie tylko wspomagają niepełnosprawnych, ale służą też do rehabilitacji. Instytut Biomechaniki i Ortopedii na niemieckim Uniwersytecie Sportowym w Kolonii opracowuje np. zrobotyzowane systemy treningowe do stymulacji fizycznej i poznawczej, które oprócz rehabilitacji mają też zapobiegać chorobom. Uniwersytet RWTH w Akwizgranie używa robota, który prowadzi przedramię chorego i ma umożliwić pacjentom po udarze samodzielne wykonywanie ćwiczeń i wzmocnić skuteczności terapii.

Wyzwaniem było dotychczas przystosowanie robotów do bardzo precyzyjnych czynności, jak np. karmienie. To o tyle istotne, że tylko w USA blisko milion osób korzysta z wózków inwalidzkich wyposażonych w robotyczne ramiona, które pomagają im w takich czynnościach jak ubieranie, mycie zębów czy właśnie jedzenie. Zespół naukowców ze Stanfordu opracował innowacyjny system sterowania ramionami robota, który pozwala na precyzyjne dopasowanie ruchu do określonej czynności.

– Z punktu widzenia robotyki jednym z trudniejszych problemów, nad którym trwają prace, jest karmienie. Wymaga bowiem precyzyjnej manipulacji, a przy tym jest to tak fundamentalne zadanie – musimy się codziennie odżywiać – podkreśla Dorsa Sadigh, adiunkt informatyki i elektrotechniki na Uniwersytecie Stanforda oraz członkini Stanford Institute for Human-Centered Artificial Intelligence (HAI). – To również jeden z moich ulubionych problemów, nad którymi pracuję. Korzyści z tego można zobaczyć na własne oczy.

Naukowcy opracowali kontroler, który łączy dwa algorytmy sztucznej inteligencji. Pierwszy umożliwia sterowanie w dwóch wymiarach za pomocą joysticka, wykorzystując przy tym kontekstowe wskazówki, aby określić, czy użytkownik sięga np. po klamkę czy kubek. Następnie, gdy ramię robota zbliża się do celu, uruchamia się drugi algorytm, umożliwiający bardziej precyzyjne ruchy. Inteligentne algorytmy sprawiają, że robot wie, po jaki przedmiot sięgamy, i może sam przejąć kontrolę nad ruchem. Eksperymenty pokazały, że system się sprawdza – ramię robota wyposażone w widelec precyzyjnie wykonywało żądane czynności.

– Kluczowy wniosek jest taki, że w zależności od pewnych ograniczeń, takich jak kontekst, robot będzie wiedział, że naciśnięcie joysticka w prawo oznacza określoną rzecz, na przykład podniesienie filiżanki – tłumaczy Dorsa Sadigh. – Jeśli go w żaden sposób nie nakierujemy, sam rozpozna najważniejszą rzecz, na którą powinien zwrócić uwagę, zważywszy na aktualną sytuację.

Osoby niepełnosprawne mogą już od kilku lat korzystać z podobnych robotów. Zdecydowana większość, choć pomaga w codziennych czynnościach, innych – bardziej precyzyjnych – nie potrafi wykonać. Ramiona robotów są wyposażone w kilka przegubów. To zaś oznacza, że użytkownik musi przełączać się między różnymi trybami na joysticku. Sam proces jest więc czasochłonny i nie zawsze dokładny. System opracowany przez naukowców ze Stanfordu sprawia, że joystick wydaje polecenia tylko w dwóch kierunkach – góra/dół oraz lewo/prawo, a mimo to, dzięki inteligentnym algorytmom, może płynnie i szybko sterować robotem wieloprzegubowym.

– Roboty współpracujące są już dostępne, ale korzystanie z nich jest wciąż bardzo trudne – podkreśla badaczka. – Typowe roboty pomocnicze obecne na rynku mają sześć–siedem przegubów. Aby sterować każdym z nich, użytkownik przełącza się między różnymi trybami na joysticku, co jest nieintuicyjne, męczące psychicznie i zajmuje dużo czasu.