Исследовательская группа из University of Cambridge использовала алгоритмы машинного обучения, чтобы научить роботизированный датчик читать шрифт Брайля со скоростью 315 слов в минуту с точностью почти 90 %.
Хотя робот не разрабатывался как вспомогательная технология, исследователи говорят, что высокая чувствительность, необходимая для чтения шрифта Брайля, делает его идеальным тестом при разработке роботизированных рук или протезов с чувствительностью, сравнимой с чувствительностью кончиков пальцев человека. О результатах исследования сообщается в статье “High-Speed Tactile Braille Reading via Biomimetic Sliding Interactions” опубликованной в журнале IEEE Robotics and Automation Letters.
Кончики пальцев человека обладают удивительной чувствительностью и помогают нам собирать информацию об окружающем мире. Кончики пальцев могут обнаружить крошечные изменения в текстуре материала или помочь нам понять, какое усилие нужно приложить при захвате предмета: например, поднять яйцо или шар для боулинга.
Воспроизведение такого уровня чувствительности в роботизированной руке с минимальным потреблением энергии - большая инженерная задача. В лаборатории профессора Фумии Ииды на инженерном факультете Кембриджа исследователи разрабатывают решения этой и других задач, которые людям даются легко, а роботам - сложно.
Шрифт Брайля является идеальным тестом для робота, поскольку для его чтения требуется высокая чувствительность, т.к. точки расположены очень близко друг к другу. Исследователи использовали готовый датчик для разработки роботизированного устройства, которое более точно повторяет поведение человека при чтении.
"Существуют роботы для чтения шрифта Брайля, но они читают только по одной букве за раз, что не соответствует человеческому чтению, - говорит исследователь Дэвид Хардман, соавтор статьи. - Существующие роботы работают статично: они касаются одной буквы, считывают ее, поднимаются, перемещаются, опускаются на следующую букву и так далее. Мы хотим получить нечто более реалистичное и гораздо более эффективное".
Роботизированный сенсор, который использовали исследователи, имеет камеру в "кончике пальца" и считывает информацию, используя комбинацию данных с камеры и датчиков. "Это сложная проблема для робототехников, так как для устранения размытости изображения требуется много обработки, что отнимает много времени и энергии", - говорит Парф Потдар, первый автор статьи.
Команда разработала алгоритмы машинного обучения, чтобы робот мог "размывать" изображения до того, как датчик попытается распознать буквы. Они обучили алгоритм на наборе четких изображений шрифта Брайля с искусственным размытием. После того как алгоритм научился распознавать буквы, они использовали модель компьютерного зрения для обнаружения и классификации каждого символа.
После того как алгоритмы были внедрены, исследователи протестировали свой считыватель, быстро передвигая его вдоль ряда символов Брайля. Робот мог читать 315 слов в минуту с точностью 87 %. Исследователи заявляют, что это “в два раза быстрее и примерно так же точно, как человек”.
"Учитывая, что для обучения алгоритма мы использовали искусственное размытие, было удивительно, насколько точно он читает шрифт Брайля, - говорит Хардман. - Мы нашли хороший компромисс между скоростью и точностью, что также характерно для людей, читающих шрифт Брайля".
В будущем исследователи надеются масштабировать технологию до размеров гуманоидной руки или кожи.
Фото: Unsplash/Gabriella Clare Marino
Комментарии
(0) Добавить комментарий