該團(tuán)隊(duì)的方法在模擬中找到可行的咬合轉(zhuǎn)移軌跡。考慮到食物的幾何形狀和叉子上的姿勢(shì)，我們至少抽取N個(gè)目標(biāo)食物姿勢(shì)，使用學(xué)習(xí)到的約束模型檢查這些姿勢(shì)與口腔幾何形狀的碰撞情況。接下來(lái)，我們對(duì)目標(biāo)姿勢(shì)進(jìn)行分組，并使用啟發(fā)式指導(dǎo)的BiRRT來(lái)達(dá)到具有舒適性（藍(lán)色）和咬合量效率（橙色）啟發(fā)式的分組中心。資料來(lái)源：Belkhale等人。

機(jī)器人可以成為老年人和身體殘疾者的寶貴盟友，因?yàn)樗鼈兛梢詤f(xié)助他們的日常生活，減少他們對(duì)人類照顧者的依賴。一種可能特別有幫助的機(jī)器人系統(tǒng)是輔助喂食或咬合轉(zhuǎn)移機(jī)器人，它們被設(shè)計(jì)用來(lái)從盤子里拿起食物，給無(wú)法移動(dòng)手臂或協(xié)調(diào)動(dòng)作的人喂食。

雖然世界各地的許多研究團(tuán)隊(duì)都試圖開發(fā)機(jī)器人輔助喂食系統(tǒng)，但大多數(shù)現(xiàn)有的解決方案并沒有考慮用戶在從機(jī)器人那里接受一口食物時(shí)的舒適感。換句話說(shuō)，這些系統(tǒng)可以有效地抓取和傳送不同形狀和大小的食物，但它們沒有考慮用戶將如何接受這一口，例如，機(jī)器人在傳送這一口時(shí)是否會(huì)用叉子倒戳用戶的臉或嘴。

斯坦福大學(xué)、華盛頓大學(xué)和康奈爾大學(xué)的研究人員最近開發(fā)了一個(gè)新的框架，試圖在機(jī)器人輔助喂食系統(tǒng)的效率和舒適度之間實(shí)現(xiàn)最佳平衡。他們的方法，在一篇預(yù)先發(fā)表在arXiv上的論文中介紹，是基于一種被稱為 "啟發(fā)式指導(dǎo)的雙向快速探索隨機(jī)樹（h-BiRRT）"的計(jì)算方法。

進(jìn)行這項(xiàng)研究的研究人員之一Ethan K. Gordon告訴TechXplore："我們以前在這個(gè)領(lǐng)域的很多工作都集中在只是從盤子里拿起食物的問(wèn)題上，基本上，機(jī)器人會(huì)把食物送到嘴邊，然后就可以了。然而，在正式和非正式的演示中，新用戶幾乎總是會(huì)對(duì)這種方法表示不舒服。這是一把叉子，一個(gè)鋒利的器具，所以這種不適是可以理解的。”

空間舒適度成本（紅色高，綠色低）。向上的成本梯度比向下的陡峭，確保靠近臉部的軌跡具有較高的 "舒適 "成本。資料來(lái)源：Belkhale等人。

在以前的研究基礎(chǔ)上，戈登和他的同事們開始探索是否能改善機(jī)器人喂食系統(tǒng)的舒適度。他們最近論文的總體目標(biāo)是更好地理解用戶在做試驗(yàn)時(shí)報(bào)告的不適感，并找到一種方法來(lái)減輕這種不適感。

他們的方法是通過(guò)在模擬中識(shí)別有希望的咬合轉(zhuǎn)移軌跡來(lái)發(fā)揮作用。同時(shí)，它還考慮了食物的幾何形狀和叉子的姿勢(shì)，以確保最大限度地減少與用戶口腔的碰撞。

戈登解釋說(shuō):"我們的方法直接考慮舒適度，將其與'效率'（即用戶理論上能夠從叉子上取下多少食物）相平衡，我們將其作為一個(gè)明確的成本啟發(fā)式方法添加到我們的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃器中。"

該團(tuán)隊(duì)在一系列現(xiàn)實(shí)世界的評(píng)估中，使用Franka Emika Panda機(jī)器人手臂評(píng)估了他們新的機(jī)器人輔助咬合轉(zhuǎn)移框架。這個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)叉子組成，通過(guò)3D打印的支架連接到ATI Mini45 6軸F/T傳感器。該機(jī)器人還集成了一個(gè)外部英特爾Realsense RGB-D相機(jī)。

戈登說(shuō):"值得注意的是，我們發(fā)現(xiàn)用戶明顯喜歡我們的方法所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)移，而不是基線方法所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)移，我們的研究結(jié)果意味著，一個(gè)精心設(shè)計(jì)的啟發(fā)式方法可以在很大程度上使HRI系統(tǒng)對(duì)人類合作者更加舒適，而機(jī)器人方面的額外復(fù)雜性相對(duì)較少。"

在未來(lái)，這種新方法可以提高自動(dòng)喂食系統(tǒng)的舒適度，促進(jìn)其在醫(yī)療機(jī)構(gòu)和其他現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境中的部署。同時(shí)，戈登和他的同事們計(jì)劃進(jìn)一步發(fā)展他們的框架，例如通過(guò)使機(jī)器人在咬合轉(zhuǎn)移過(guò)程中對(duì)用戶的動(dòng)作有更多的反應(yīng)。

例如，我們計(jì)劃關(guān)注這樣的問(wèn)題：如果用戶俯身抓取食物，機(jī)器人應(yīng)該如何調(diào)整軌跡？另外，我們最近的工作主要集中在胡蘿卜和其他類似的、硬的、圓柱形的食物。我們肯定需要設(shè)計(jì)一個(gè)能夠處理所有不同形狀和粘彈性的食物的系統(tǒng)。