Robótica assistiva bio-inspirada: Cães de serviço como modelo para interação humano-robô e manipulação móvel

Cães de serviço têm fornecido assistência com sucesso a milhares de pessoas com deficiência motora em todo o mundo. Como um passo em direção à criação de robôs que fornecem assistência comparável, apresentamos um robô biologicamente inspirado capaz de obedecer a muitos dos mesmos comandos e explorar as mesmas modificações ambientais que os cães de serviço. O robô responde a um subconjunto dos 71 comandos verbais listados no manual de treinamento de cães de serviço usado pela Georgia Canines for Independence. Em nossa implementação, o humano direciona o robô dando um comando verbal e iluminando uma localização relevante para a tarefa com um apontador laser verde off-the-shelf. Também descrevemos uma maneira nova e barata de engenhar o ambiente a fim de ajudar robôs assistivos a realizar tarefas úteis com generalidade e robustez. Em particular, mostramos que, ao amarrar ou de outra forma fixar toalhas coloridas a portas e gavetas, um robô assistivo pode abrir essas portas e gavetas de maneira robusta, semelhante a um cão de serviço. Isso é análogo à prática comum de amarrar bandanas ou lenços às maçanetas de portas e gavetas para permitir que cães de serviço as operem. Este método tem a vantagem de simplificar tanto a percepção quanto a interação física necessárias para realizar a tarefa. Também permite que o robô use o mesmo pequeno conjunto de comportamentos para realizar uma variedade de tarefas em distintas portas e gavetas. Relatamos resultados quantitativos para nosso robô assistivo ao realizar tarefas assistivas em resposta a comandos de usuários em um ambiente modificado. Em nossos testes, o robô abriu com sucesso duas gavetas diferentes em 18 de 20 tentativas (90%), fechou uma gaveta em 9 de 10 tentativas (90%) e abriu uma porta que exigiu primeiro operar uma maçaneta e depois empurrá-la para abrir em 8 de 10 tentativas (80%). Além disso, o robô teve sucesso em testes de tentativa única de abrir um micro-ondas, agarrar um objeto, colocar um objeto, entregar um objeto e responder a vários outros comandos, como ficar em silêncio.