利用触觉背心 可遥控你的狗

IEEE电气电子工程师学会 2019-09-12 15:30

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Photo: Jonathan Atari


配备振动背心的狗,可以通过鼠标点击来控制。


人类和狗是很好的团队。工作犬以这种或那种方式帮助人类已经有15000年了,幸运的是,对于我们来说,狗一直聪明到能够将人类的交流方式转化为他们能够理解的指令。他们能够对听觉信号(包括口语和口哨之类的东西)以及视觉信号(如手势)做出反应。


如果你离你的狗很近,并且你自己能够利用这些沟通方式,这一切都是好的。但是,对于搜索和救援犬以及可能在视线之外工作的军犬,或者对于某些残疾人士来说,这两种通讯方式都不可用。


在以色列本古里安大学的阿米尔夏皮罗实验室,研究人员一直在训练狗对振动背心的触觉信号做出反应。或者更确切地说,他们一直在训练一只特殊的狗,叫Tai,成功地表明无线遥控你的小狗是可能实现的。


Tai(一条六岁的实验室和德国牧羊犬的混血狗狗)穿着一件背心,上面嵌入了触觉振动装置。这一套已经接近商用的网状犬用背心包含了4个小型震动马达,分别位于狗的背部和侧面,通过训练,狗可以针对不同位置与形式的”模拟触摸”行为进行反应。


在初始训练期间,驯犬员训练狗狗将某些位置(以及某些持续时间)的轻微嗡嗡声与特定命令相关联。之后,当驯犬员不在动物的视线或听力范围内时,通过无线遥控器激活电机时,它仍将执行相同的命令。


在许多情况下,非言语交流可能是有益的,例如与[军用工作犬]的不连续接触,增强[搜救犬]和其他工作犬的能力,与逃跑的宠物重新连接,由语言障碍的处理者进行交流。

我们目前的概念验证研究显示了有希望的结果,为人类犬类交流中触觉的使用开辟了道路。


更多信息,我们通过电子邮件与第一作者Yoav Golan进行了交谈。


IEEESpectrum:你能告诉我们更多关于Tai的信息吗?


Yoav Golan:在Tai看不见东西的时候,我把他带了回来,现在我把Tai养成了一条“看得见”的小狗。他很容易被其他猫狗分心,在走路时会向相反方向用力,而且有“嗅探问题”(他喜欢在走路时嗅探很多东西)。Tai是以色列盲人导盲犬中心培育的九只幼崽中的一只。一个有趣的事实是,这九个兄弟姐妹中只有一个变成了导盲犬,那只名叫Tango的狗是由我的合著者Ben Serota养大的。事实上,这就是我们相互了解的方式,也是吸引我们共同完成这个项目的原因。


你的经验是什么,训练Tai对触觉指令的反应?


这非常容易。我不是一个专业的教练,但仍然不需要很长时间来教他不同的命令。而需要注意的是,Tai已经知道了这四个命令的声音,这意味着训练更多的是将其“翻译”到触觉命令,而不是训练一个新的命令。不过,我看不出有任何理由认为触觉命令比声音命令更难,而且可能更容易。声控命令很困难,因为它们本质上是不一致的(我们从不以完全相同的方式说两次),并且混合了大量的噪音。触觉指令在这方面更清晰,因此可能更容易训练,但我们还没有测试过这一点。


不同的触觉指令的数量和这些指令的复杂性是否与通过与狗的口头交流所能达到的相似?


虽然我们还没有测试触觉训练线索的上限,但在我看来,一条狗可以学习尽可能多的不同的指令,因为它可以区分两者之间的差异。意思是,没有任何理由显示,如果一条狗能学习100个声控命令,它就不能学习100个触觉命令,只要其能够对它们做出区分。如果我们假设一只狗能够理解比测试更多的模式(也就是说,分辨出进一步的时间调制,或者混合的空间和时间命令之间的差异),这个数字会大幅上升。此外,为了方便起见,我们使用了四个马达,这增加了更多的可能性。


你能详细说明“完全或部分自主的狗训练”是什么意思吗?


狗所穿的背心可利用加速度计来识别其位置(躺下,坐着,奔跑)。你可以把背心和一个计算机化的训练系统结合起来,进行自主训练。也就是说,你可以在狗身上穿一件背心,让它训练狗“坐下”,这样背心就可以检测狗的姿势,发出命令,如果狗坐下,就奖励它。最终,狗将学会将命令与坐姿联系起来,而无需人工干预。


如果狗基本上是经过训练的,那么他们更有可能被收养,所以你可以想象,你可以为很多狗穿上这样的背心,而不必聘请昂贵且难以找到的专业训练师。由于指令是触觉的,两条狗可以在不干扰对方训练的情况下在附近训练。人可以参与监督,或者更有效地训练狗。例如,如果你想训练一只狗在没有视线的情况下执行命令,你可以远程发出命令,看看狗是否执行了命令(通过传感器),并在没有视线的情况下从远处给狗奖励。



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