A Web-Based Human Machine Interface with Real-Time Control and Usability Demonstration in Rehabilitation Robotics

रोबोटों की दुनिया की कल्पना एक विशाल, जटिल ऑर्केस्ट्रा के रूप में करें। लंबे समय तक, कंडक्टर (मानव ऑपरेटर) को वाद्य यंत्र के ठीक बगल में खड़ा होना पड़ता था, जिसमें मोटे केबलों और चमकती रोशनी से बना एक भारी, तार वाला बैटन (डंडा) होता था। यह रोबोट को नियंत्रित करने का पुराना तरीका था: आपको उसी कमरे में होना पड़ता था, एक विशिष्ट मशीन से जुड़ा होना पड़ता था, और अक्सर रोबोट को चलाने के लिए बटनों और स्विचों की एक गुप्त भाषा जानने की आवश्यकता होती थी। यह बिल्कुल वैसा ही था जैसे ओवन मिट्स (पकड़ने वाले दस्ताने) पहनकर पियानो बजाने की कोशिश करना; आप यह कर तो सकते थे, लेकिन यह अनाड़ी, धीमा था, और आप आसानी से अपना संगीत किसी और के साथ साझा नहीं कर सकते थे।

लेकिन क्या होगा यदि कंडक्टर दुनिया में कहीं भी खड़ा हो सके, केवल धूप का चश्मा पहने या एक टैबलेट पकड़े हुए, और फिर भी पूर्ण सटीकता के साथ ऑर्केस्ट्रा का संचालन कर सके? यही आधुनिक "ह्यूमन-मशीन इंटरफेस" (HMI) का सपना है। HMI को एक रोबोट के रिमोट कंट्रोल के रूप में सोचें, लेकिन केवल चैनल बदलने के बजाय, यह आपको एक मशीन को चलाने, उसकी गतिविधियों को महसूस करने और समस्याओं को तुरंत ठीक करने की अनुमति देता है। बड़ा सवाल जो शोधकर्ता पूछ रहे हैं वह यह है: क्या हम इन रिमोट कंट्रोल को इतना आसान और तेज़ बना सकते हैं कि कोई भी इनका उपयोग कर सके, यहाँ तक कि चलते समय या अन्य कार्य करते समय भी, बिना किसी कंप्यूटर विज्ञान की डिग्री के? यदि हम ऐसा कर सकते हैं, तो हम चोटिल लोगों को तेज़ी से ठीक होने में मदद कर सकते हैं, जिससे डॉक्टर या थेरेपिस्ट अपने घरों से या यहाँ तक कि भविष्य के चश्मे पहनकर भी रोबogical सहायकों का मार्गदर्शन कर सकें।

यह शोध पत्र उस सुपर-रिमोट कंट्रोल को बनाने और यह साबित करने के बारे में है कि यह वास्तव में काम करता है। लेखक, एक शक्तिशाली रोबोट जिसे एंकल-फुट प्रोस्थेसिस (एक उच्च-तकनीकी कृत्रिम पैर) कहा जाता है, के साथ काम करते हुए, पुराने भारी केबलों को छोड़ने और एक वेब-आधारित इंटरफेस बनाने का निर्णय लेते हैं। एक विशेष, महंगे कंप्यूटर की आवश्यकता के बजाय, उन्होंने एक ऐसी प्रणाली बनाई जहाँ रोबोट एक वेबसाइट से बात करता है। इसका मतलब है कि आप रोबोट को एक टैबलेट, एक फोन, या यहाँ तक कि ऑगमेंटेड रियलिटी (AR) चश्मे के माध्यम से भी नियंत्रित कर सकते हैं जो आपके विज़न पर नियंत्रणों को एक वीडियो गेम ओवरले की तरह प्रोजेक्ट करता है।

टीम ने इसे केवल बनाया ही नहीं; उन्होंने इसे परख भी डाला। उन्होंने एक "बेंचटॉप" परीक्षण स्थापित किया जहाँ रोबट को मेज पर एक क्लैंप से बांधा गया था, और उन्होंने एक व्यक्ति के साथ भी परीक्षण किया जिसका नीचे के घुटने से हिस्सा कटा हुआ था और जो ट्रेडमिल पर प्रोस्थेसिस पहनकर चल रहा था। इन परीक्षणों में, उन्होंने अपने नए वेब-आधारित सिस्टम का उपयोग करके रोबोट की गतिविधियों को नियंत्रित करने की कोशिश की। परिणाम प्रभावशाली थे: सिस्टम तेज़ था, जो केवल 10 मिलीसेकंड (जो कि एक मानवीय पलक झपकने से भी तेज़ है) में प्रतिक्रिया देता था, और इसने 97.5% सटीकता के साथ वांछित गतिविधियों को ट्रैक किया। यह ऐसा था जैसे रोबोट उपयोगकर्ता के मन को पढ़ रहा हो, बिल्कुल वहीं जा रहा हो जहाँ वे चाहते थे, लगभग तुरंत।

यह देखने के लिए कि रोबोट को नियंत्रित करने का यह नया तरीका मनुष्यों के लिए वास्तव में बेहतर है या नहीं, शोधकर्ताओं ने उन लोगों के साथ एक अध्ययन किया जिन्होंने पहले कभी इस सिस्टम का उपयोग नहीं किया था। उन्होंने काम करने के तीन तरीकों की तुलना की: नया वेब-आधारित टच-स्क्रीन सिस्टम, बिना टच वाला एक मानक कंप्यूटर स्क्रीन, और कंप्यूटर पर कच्चे कोड (बिना किसी इंटरफेस के) का उपयोग करने वाला पुराना तरीका। निष्कर्ष स्पष्ट थे: नया वेब-आधारित सिस्टम विजेता था। लोग पुराने कोड-ओनली तरीके की तुलना में अपने कार्यों को 75% तेज़ी से पूरा करने में सफल रहे। उन्होंने 49% कम गलतियाँ भी कीं।

शायद सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि नया सिस्टम मस्तिष्क के लिए बहुत कम तनावपूर्ण था। शोधकर्ताओं ने मानसिक भार को मापने के लिए अध्ययन किया और पाया कि नए सिस्टम ने पुराने तरीके की तुलना में मानसिक भार को 50% कम कर दिया। यह एक भारी बैकपैक लेकर पहाड़ पर चढ़ने के बजाय एक चिकनी लिफ्ट की सवारी करने जैसा था। लोग अधिक व्यस्त महसूस कर रहे थे, उन्हें सिस्टम उपयोग में आसान लगा, और उन्होंने कम तनाव महसूस किया। यहाँ तक कि मानक कंप्यूटर स्क्रीन की तुलना में भी, वेब-आधारित संस्करण का उपयोग करना 37% तेज़ था, जिससे पता चलता है कि स्क्रीन पर सीधे छूने और स्वाइप करने की क्षमता ने बहुत बड़ा अंतर पैदा किया।

शोध पत्र ने यह भी दिखाया कि यह सिस्टम "hands-busy" (हाथों से व्यस्त) स्थितियों में काम करता है। ऑगमेंटेड रियलिटी चश्मे का उपयोग करके, एक उपयोगकर्ता अपने सामने तैरते हुए नियंत्रण देख सकता है जबकि उनके हाथ ट्रेडमिल पर चल रहे व्यक्ति की मदद करने के लिए स्वतंत्र होते हैं। यह एक बड़ी बात है क्योंकि इसका मतलब है कि एक थेरेपिस्ट चलते हुए रोगी की मदद करते हुए भी रोबोट का मार्गदर्शन कर सकता है, बिना कीबोर्ड पर टाइप करने के लिए रुके।

हालाँकि, लेखक सावधानी बरतते हुए कहते हैं कि भले ही यह एक बड़ा कदम है, लेकिन यह अभी भी एक प्रयोगशाला प्रयोग है। हमने इन परिणामों को लोगों के एक छोटे समूह के साथ एक नियंत्रित सेटिंग में मापा है। वे सुझाव देते हैं कि हालांकि सिस्टम आशाजनक है, इसे बड़े समूहों और वास्तविक, अव्यवस्थित वातावरण में अधिक परीक्षण की आवश्यकता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह हर जगह काम करता है। वे यह भी बताते हैं कि हालांकि सिस्टम तेज़ और सटीक है, अगला कदम इसे और भी मजबूत बनाना है, जैसे कि यह परीक्षण करना कि इंटरनेट कनेक्शन अस्थिर होने पर या जब कई लोग एक साथ रोबोट को नियंत्रित करने की कोशिश करते हैं तो क्या होता है।

संक्षेप में, यह शोध पत्र दिखाता है कि हम अतीत के भारी, कठिन-से-उपयोग वाले रोबोट नियंत्रकों को चिकने, वेब-आधारित उपकरणों में बदल सकते हैं जिन्हें कोई भी उठा सकता है और उपयोग कर सकता है। यह साबित करता है कि वेब ब्राउज़र पर नियंत्रण को ले जाकर और टच और AR सुविधाओं को जोड़कर, हम रोबोट को मनुष्यों के लिए तेज़, अधिक सटीक और बहुत कम तनावपूर्ण बना सकते हैं जिन्हें उन्हें संचालित करने की आवश्यकता है। यह एक ऐसे भविष्य की ओर एक महत्वपूर्ण कदम है जहाँ रोबोट केवल वे उपकरण नहीं हैं जिन्हें हमें उनकी भाषा सीखने की आवश्यकता है, बल्कि वे साथी हैं जिनसे हम स्वाभाविक रूप से, कहीं भी, कभी भी बात कर सकते हैं।