گروهی از محققان بریتانیایی یک حسگر روباتیک ساخته اند که از روش های هوش مصنوعی برای خواندن خط بریل تقریبا دو برابر بیشتر از مردم استفاده می کند.
به گزارش SineMag، گروه تحقیقاتی دانشگاه کمبریج از الگوریتم های یادگیری ماشینی برای آموزش حرکت سریع روی خطوط متن بریل به حسگر رباتیک استفاده کرد. این ربات قادر بود خط بریل را با سرعت 315 کلمه در دقیقه و با دقت تقریبا 90 درصد بخواند.
به گزارش ایسنا، اگرچه ربات خوان بریل به عنوان یک فناوری کمکی توسعه نیافته است، اما محققان می گویند حساسیت بالای لازم برای خواندن خط بریل، آن را به آزمایشی ایده آل برای ساخت دست های روباتیک یا پروتزهایی با حساسیت نوک انگشتان انسان تبدیل می کند.
نوک انگشتان انسان بسیار حساس است و به ما کمک می کند اطلاعاتی در مورد دنیای اطرافمان جمع آوری کنیم. نوک انگشتان ما می توانند تغییرات کوچک در بافت یک ماده را تشخیص دهند یا به ما کمک کنند تا بدانیم هنگام برداشتن یک جسم چقدر نیرو باید استفاده کنیم. به عنوان مثال، برداشتن یک تخم مرغ بدون شکستن آن یا برداشتن یک توپ بولینگ بدون انداختن آن.
بازتولید این سطح از حساسیت در دست رباتیک با حفظ انرژی یک چالش مهندسی بزرگ است. محققان آزمایشگاه پروفسور فومیا آیدا در دانشکده مهندسی دانشگاه کمبریج در تلاشند راه حل هایی برای این توانایی ها و سایر توانایی ها ارائه دهند که برای انسان آسان است اما برای روبات ها دشوار است.
پارت پوتدار محقق ارشد این طرح گفت: نرمی نوک انگشتان، یکی این یکی از دلایلی است که ما می توانیم اجسام را با فشار مناسب نگه داریم.
برای روبات‌ها، صاف بودن یک ویژگی مفید است، اما اطلاعات زیادی نیز برای دریافت از حسگر وجود دارد و داشتن هر دو در یک زمان دشوار است، به‌ویژه در هنگام برخورد با سطوح انعطاف‌پذیر یا تغییر شکل‌پذیر.
خط بریل یک تست ایده آل برای نوک انگشت ربات است زیرا نقاط در هر الگوی حروف آنقدر به هم نزدیک هستند که برای خواندن به حساسیت بالایی نیاز است. محققان از یک حسگر برای ساخت ربات خواندن بریل استفاده کردند که خواندن انسان را بیشتر تقلید می کند.
«دیوید هاردمن» (دیوید هاردمن) یکی از محققین این پروژه گفت: ربات‌خوان‌های خط بریل وجود دارند، اما هر بار فقط یک حرف را می‌خوانند و مانند انسان نمی‌توانند بخوانند.
بریل خوان های روباتیک موجود بر اساس یک اصل ثابت کار می کنند. شما یک الگوی حرف را لمس می کنید، آن را می خوانید، از سطح دور می شوید، دوباره حرکت می کنید و روی الگوی حرف بعدی فرود می آیید. ما چیزی واقعی تر و بسیار کارآمدتر می خواهیم.
حسگر رباتیک مورد استفاده محققان در این پروژه دارای یک دوربین در نوک انگشت است و با استفاده از ترکیبی از اطلاعات دوربین و حسگر خواندن را انجام می دهد.
پوتدار گفت که این یک مشکل دشوار برای متخصصان رباتیک است زیرا پردازش تصویر زیادی برای از بین بردن تاری حرکت باید انجام شود که زمان و انرژی می‌طلبد.
گروه تحقیقاتی الگوریتم‌های یادگیری ماشینی را توسعه دادند تا ربات‌خوان بتواند قبل از تشخیص حروف با حسگر، تصاویر را محو کند. آنها این الگوریتم را بر روی مجموعه ای از تصاویر واضح بریل با تاری مصنوعی آموزش دادند.
پس از اینکه الگوریتم یاد گرفت حروف را محو کند، محققان از یک مدل بینایی کامپیوتری برای شناسایی و طبقه بندی هر حرف استفاده کردند.
هنگامی که الگوریتم‌ها یکپارچه شدند، محققان خواننده رباتیک خود را با اعمال آن بر روی ردیف‌هایی از نمایشگرهای بریل آزمایش کردند. بریل خوان رباتیک توانست 315 کلمه در دقیقه را با دقت 87 درصد بخواند که دو برابر سریعتر و دقیقتر از یک بریل خوان انسانی است.
هاردمن گفت: «با توجه به اینکه ما از یک الگوریتم تاری جعلی استفاده کردیم، تعجب آور بود که ربات چقدر می تواند خط بریل را بخواند. ما سازش خوبی بین سرعت و دقت پیدا کرده‌ایم که در مورد خوانندگان انسانی نیز صدق می‌کند.
پوتدار گفت: سرعت خواندن خط بریل فرصتی عالی برای مطالعه دینامیک عملکرد سیستم‌های حسگر لمسی است. بنابراین، یافته‌های ما می‌تواند فراتر از خط بریل کاربرد داشته باشد و برای کارهایی مانند تشخیص بافت‌های سطحی یا اجازه دادن به روبات‌ها برای سر خوردن روی آنها اعمال شود.
محققان امیدوارند در آینده بتوانند این فناوری را در مقیاس دست یا پوست انسان تولید کنند. این تحقیق توسط برنامه توسعه تحقیقات جهانی سامسونگ پشتیبانی شده است.
این تحقیق در مجله IEEE Robotics and Automation Letters منتشر شده است.