Вам когда-нибудь приходилось распутывать волосы длинноволосой маленькой принцессы, которая не очень то любит расчёсываться? Если да, то вы знаете, что каждая попытка расчесать голову девице трёх-пяти лет может длиться час, а то и полтора. Так вот учёные решили, что в будущем этим будут заниматься не родители, а роботы для личной гигиены, которые смогут в том числе расчесывать волосы. И надо сказать, что роботы уже преуспели в этом нелёгком деле.
"Приехали!, - скажете вы. - Теперь роботы будут нас ещё и расчёсывать?". Но на самом деле я бы не назвала такой подход радикально новой формой «ухода за собой». Ведь появились же специальные роботы для таких процедур, как бритьё, мытьё волос и даже нанесение макияжа.
Например, ещё в 2011 году технический гигант Panasonic разработал робота, который мог мыть, массировать голову и даже сушить волосы феном. Он был разработан не для парикмахерских и салонов красоты, а в помощь персоналу, ухаживающих за пожилыми людьми и людьми с ограниченной подвижностью. И, к слову, робот существенно снижал нагрузку на сиделок и нянечек.
Но вот роботов для расчёсывания волос никто ранее не создавал. Восполнить этот пробел решили учёные из Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта (CSAIL) Массачусетского технологического института, а также из Лаборатории мягкой математики Гарвардского университета.
Они разработали роботизированную руку с сенсорной мягкой щеткой, оснащенной камерой, которая помогает руке «увидеть» и оценить изгибы волос. Всё это позволяет системе спланировать деликатное и эффективное расчёсывание запутавшихся волос.
Учёные так поднаторели в этом деле, что обучили роборуку под названием «Робовиг» ("Робопарик") расчесывать парики как с прямыми, так и с очень вьющимися волосами. Система сама адаптируется и заодно обучается в зависимости от спутывания волокон (ведь каждый волос - это по сути очень тонкий шнурок).
Тут мне хочется сделать небольшой экскурс в историю. Ребята из MIT уже не первый год изучают спутывание волокон. Мы как-то давно писали про то, что они искали волшебный способ распутывания проводов любых наушников. Сегодня наушники у многих беспроводные, но, пожалуй, все мы помним, как бесила необходимость распутать перед прослушиванием вытащенные из кармана тонкие и длинные проводки.
Так вот постдок CSAIL Джози Хьюз и её команда изучают поведение запутанных пучков мягких волокон как наборы переплетённых двойных спиралей. Тут вспоминаются классические нити ДНК. Благодаря достижениям математиков в этой непростой сфере и благодаря высокому уровню детализации, получаемому современными системами машинного зрения, учёные смогли построить математические модели и, соответственно, создать системы управления для манипулирования пучками мягких волокон.
"Разработав ни одну математическую модель запутанных волокон, мы поняли, как должны быть распутаны волосы: нужно начинать снизу и постепенно продвигаться вверх, чтобы предотвратить «застревание волокон, - говорит Хьюз. - Это тот практический навык, который приобрёл каждый, кто расчёсывал волосы. Теперь мы можем использовать это для обучения робота".
И всё же расчесать шевелюру - сложная задача. Ведь каждая голова и волосы на ней имеют индивидуальные особенности. Сложное взаимодействие между волосами, которое имеет место при расчесывании, может легко привести к образованию узлов-колтунов. Более того, если использовать неправильную стратегию расчёсывания, процесс может стать очень болезненным и повредить волосы.
Предыдущие исследования в области расчёсывания в основном касались механических, динамических и визуальных свойств волос.
Чтобы расчесывать волосы и манипулировать ими, исследователи из MIT и Гарварда добавили к руке робота сенсорную щетку с мягкой щетиной. Это позволило измерять силы во время расчесывания.
Учёные объединили эту установку с так называемой «системой управления с обратной связью», которая измеряет давление на щётку в зависимости от спутанности волос. Ведь чем больше узлов из волос на пути расчёски, тем труднее провести ею по ним сверху вниз.
Такой подход позволил инженерам получить «обратную связь по силе» от расчёски. Это позволило оптимизировать длину расчёса, чтобы учесть как потенциальную боль, так и время, затрачиваемое на расчёсывание.
Испытания "Робовига" проводились не на живых людях. Вместо этого учёные потренировались на ряде париков различных стилей и с разными типами волос. Модель подбирала нужную стратегию расчёсывания в зависимости от количества запутываний и того, как их можно эффективно расчесать. Например, для более кудрявых волос уровень потенциальной боли будет более высоким, поэтому малая длина расчёса будет более оптимальной.
В дальнейшем команда хочет провести реальные эксперименты на людях. Это необходимо, чтобы понять, насколько робот "чуdствителен к боли" - показатель, который, очевидно, очень субъективен, поскольку «двойка» одного человека может быть «восьмеркой» для другого.
«Чтобы позволить роботам расширить свои возможности для решения таких сложных задач, как расчёсывание волос, нам нужно не только новое безопасное оборудование, но и понимание сложного поведения волос и запутанных волокон», - говорит Хьюз.
Ну и, к слову, применять полученные в ходе необычных экспериментов знания можно бдет не только для расчесывания волос роботами, но и для расчесывания волокон текстиля или для распутывания шерсти животных.
Мы пишем про достижения науки, суперсовременные технологии и их внедрение, рассказываем о том, каким будет будущее. Если вам нравятся наши новости, подписывайтесь на наш канал и не забывайте ставить лайки. Эти нехитрые действия помогают нам в развитии и сборе средств для финансирования проекта.
Также наши сообщества есть в Telegram, twitter, ВК, Facebook, "Одноклассниках". Приходите, если вы бываете там чаще, чем на Дзене.