智能手套教授新的身体技能

为了应对这一挑战，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)和其他地方的研究人员开发了一种刺绣智能手套，可以捕获、复制和转发基于触摸的指令。为了补充可穿戴设备，该团队还开发了一个简单的机器学习代理，可以适应不同用户对触觉反馈的反应，从而优化他们的体验。新系统可能有助于教授人们的身体技能，提高机器人远程操作的响应能力，并协助虚拟现实培训。

我可以弹钢琴吗?

为了制造智能手套，研究人员使用数字刺绣机将触觉传感器和触觉执行器(一种提供基于触摸的反馈的设备)无缝嵌入到纺织品中。这项技术存在于智能手机中，通过点击触摸屏来触发触觉响应。

例如，如果您按下iPhone应用程序，您会感觉到屏幕特定部分发出轻微的振动。同样，新型自适应可穿戴设备会向手的不同部位发送反馈，以指示执行不同技能的最佳动作。

例如，智能手套可以教用户如何弹钢琴。在演示中，一位专家的任务是在一段琴键上录制一段简单的曲调，并使用智能手套捕捉他们手指按下键盘的顺序。

然后，机器学习代理将该序列转换为触觉反馈，然后将其输入学生的手套中以按照指示进行操作。当他们的手悬停在同一部分时，执行器会在与下面的按键相对应的手指上振动。该管道为每个用户优化这些方向，考虑到触摸交互的主观性质。

“人类通过不断地与周围的世界互动来从事各种各样的任务，”该论文的主要作者、麻省理工学院电气工程与计算机科学系(EECS)的博士生、CSAIL附属机构YiyueLuo20岁的MS说。“我们通常不会与他人分享这些身体互动。相反，我们经常通过观察他们的动作来学习，比如钢琴演奏和舞蹈动作。

“传递触觉交互的主要挑战是每个人对触觉反馈的感知都不同，”罗补充道。“这个障碍启发我们开发一种机器学习代理，它可以学习为个人手套生成自适应触觉，向他们介绍一种更实用的方法来学习最佳运动。”

可穿戴系统通过数字制造方法进行定制，以适应用户手部的规格。计算机根据个人的手部测量结果进行剪裁，然后刺绣机将传感器和触觉装置缝合起来。10分钟内，这款柔软的织物可穿戴设备就可以穿戴了。其自适应机器学习模型最初针对12个用户的触觉响应进行训练，仅需要15秒的新用户数据即可个性化反馈。

在另外两个实验中，具有时间敏感反馈的触觉方向被转移给戴着手套玩笔记本电脑游戏的用户。在节奏游戏中，玩家学会沿着狭窄、蜿蜒的路径撞入目标区域;在赛车游戏中，车手收集硬币并在到达终点线的途中保持车辆的平衡。罗的团队发现，参与者通过优化触觉获得了最高的游戏分数，而不是没有触觉和未优化触觉。

麻省理工学院电气工程和计算机科学教授、CSAIL计算设计和制造小组负责人、资深作者WojciechMatusik表示：“这项工作是构建个性化人工智能代理的第一步，该代理可以持续捕获有关用户和环境的数据。”“然后，这些代理帮助他们执行复杂的任务，学习新技能，并促进更好的行为。”

为电子设置带来逼真的体验

在机器人远程操作中，研究人员发现他们的手套可以将力觉传递给机械臂，帮助它们完成更精细的抓取任务。“这有点像试图教机器人像人类一样行事，”罗说。在一个例子中，麻省理工学院的团队使用人类远程操作员来教机器人如何固定不同类型的面包而不使它们变形。通过教授最佳抓取能力，人类可以在制造等环境中精确控制机器人系统，这些机器可以与操作员更安全、更有效地协作。

“为刺绣智能手套提供动力的技术是机器人的一项重要创新，”麻省理工学院电气工程和计算机科学教授、CSAIL主任、论文作者DanielaRus(1956年)和ErnaViterbi教授说道。“该传感器能够以类似于人类皮肤的高分辨率捕捉触觉交互，使机器人能够通过触摸感知世界。触觉传感器与纺织品的无缝集成弥合了物理动作和数字反馈之间的鸿沟，为响应式机器人远程操作和沉浸式虚拟现实训练提供了巨大潜力。”

同样，该界面可以在虚拟现实中创造更身临其境的体验。戴上智能手套将为视频游戏中的数字环境添加触觉，玩家可以感知周围环境以避开障碍物。此外，该界面将为外科医生、消防员和飞行员使用的虚拟培训课程提供更加个性化和基于触摸的体验，其中精度至关重要。

虽然这些可穿戴设备可以为用户提供更多的实践体验，但罗和她的团队相信他们可以将可穿戴技术扩展到手指之外。凭借更强的触觉反馈，界面可以引导脚、臀部和其他不如手敏感的身体部位。

罗还指出，通过更复杂的人工智能代理，她的团队的技术可以协助完成更多复杂的任务，例如操纵粘土或驾驶飞机。目前，该界面只能辅助简单的动作，例如按下按键或抓握物体。未来，麻省理工学院的系统可以整合更多的用户数据并制造更保形和更紧密的可穿戴设备，以更好地解释手部运动如何影响触觉感知。