對於大多數人來說，用叉子在他們的盤子上叉起一塊食物是一件非常容易的事情。但是當通過機器人的眼睛觀察時，這個簡單的動作非常複雜。現在，華盛頓大學的研究人員開發了一種自動機械臂，可以找出最好的方法來叉起任何形狀的食物並將其帶到使用者的嘴巴，這應該使行動不便的人更容易進餐。

這種機器人，被稱為ADA for Assistive Dexterous Arm，設計用於連接人的輪椅，並幫助他們按需進食。內置於機械臂中的是觸覺傳感器，可以幫助它感受到它所施加的力量，以及用於識別盤子上的物體以及將其帶到可以掃描所餵食的人的臉部的攝像頭處。

自動機械臂用攝像頭掃描盤子，找出每塊食物的形狀和大小。然後，它分析如何最好地對每個物體進行切割，然後將其放在攝像頭可以掃描用餐者臉部的位置，以便在易於咬合的範圍內移動叉子。

但是團隊的基礎算法比你想像的要復雜得多。第一個被稱為RetinaNet，它被設計用於掃描盤子，識別食品並在其周圍放置虛擬框架。第二個算法被稱為SPNet，分析每個框架中的食物類型，並找出最佳的叉起方式。

“許多工程挑戰對其解決方案並不挑剔，但這項研究與人們密切相關，”該研究的通訊作者Siddhartha Srinivasa表示。“如果我們不考慮一個人咬一口是多麼容易，那麼人們可能無法使用我們的系統。那裡有各種各樣的食物，所以我們面臨的最大挑戰是製定策略來解決所有這些問題。“

這些算法是通過首先觀察人類測試對像如何處理不同類型的食物而開發的，包括像胡蘿蔔這樣的相對堅硬的食物，像香蕉這樣的軟糯食物，以及那些像葡萄一樣果皮中厚、肉軟的食物。

這些測試記錄了需要對具有不同濃度的食物施加多大的力，例如胡蘿蔔和香蕉。但最重要的是，測試還揭示了一些我們甚至沒有意識到我們正在使用的技巧，但對於想要學習的機器人來說這是非常寶貴的。例如，測試對象傾向於以一定角度對像香蕉這樣的軟糯食品進行處理，因此它們不會從叉子上滑下來。對於像胡蘿蔔這樣的較長食物，它們的目標是叉起一端，因此用餐者更容易咬上一口。這些技巧都被整合到ADA的算法中，使其變得更加用戶友好。

“最終我們的目標是讓我們的機器人幫助人們自己享用午餐或晚餐，”Srinivasa表示。“但問題不在於取代護理人員：我們希望賦予他們權力。通過機器人幫助，護理人員可以設置盤子，然後在人們吃東西時做點別的事情。”

該研究發表在《IEEE Robotics and Automation Letters》上。