随着对医疗保健系统的需求迅速增长，护士通常会花费 18% 到 40% 的时间来执行 直接的患者护理任务，这通常是针对许多患者的，而且几乎没有空闲时间。为您梳理头发的个人护理机器人可以提供大量帮助和缓解。

这似乎是一种真正激进的“自我保健”形式，但用于剃须、洗头和化妆等事情的狡猾机器人并不新鲜。2011 年，科技巨头松下 开发 了一款可以洗头、按摩甚至吹干头发的机器人，明确旨在帮助支持“老年人和行动不便的人安全舒适的生活，同时减轻护理人员的负担”。

然而，事实证明，梳理头发的 机器人很少被探索，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室 (CSAIL) 和哈佛大学软数学实验室的科学家们开发了一种带有感应软刷的机械臂装置，配备了一个摄像头帮助手臂“看到”并评估卷曲度，让系统计划一次精致且省时的刷牙。

他们的控制策略适应纤维束中的缠结程度，他们通过梳理从直发到非常卷发的假发来测试“RoboWig”。

虽然“RoboWig”的硬件设置看起来充满未来感和闪亮，但头发纤维的底层模型才是让它发挥作用的原因。CSAIL 博士后 Josie Hughes 和她的团队的方法将缠结的软纤维束检查为一组缠绕的双螺旋——想想经典的 DNA 链。这种粒度级别为操纵软纤维束的数学模型和控制系统提供了关键见解，在纺织工业、动物护理和其他纤维系统中具有广泛的应用。

RoboWig 还可能以纯粹的“淑女与流浪汉”的方式帮助有效地处理面。

“通过开发缠结纤维模型，我们从基于模型的角度了解头发必须如何缠结：从底部开始，慢慢向上工作，以防止纤维‘卡住’，”该研究的主要作者休斯说。一篇关于 RoboWig 的论文。“这是每个刷过头发的人都从经验中学到的东西，但现在我们可以通过模型来演示，并用来通知机器人。”

分体式

手头的这项任务是一个纠结的任务。每个头的头发都不一样，梳理时头发之间错综复杂的相互作用很容易导致打结。更重要的是，如果使用不正确的刷牙策略，这个过程可能会非常痛苦并且会损坏头发。

以前在梳理领域的研究主要是关于头发的机械、动态和视觉特性，而不是 RoboWig 对缠结和梳理行为的精致关注。

为了刷和操纵头发，研究人员在机器人手臂上添加了一个软毛感应刷，以测量刷牙过程中的力。他们将此设置与称为“闭环控制系统”的东西相结合，该系统从输出中获取反馈并在无需人工干预的情况下自动执行操作。这创造了来自刷子的“力反馈”——一种让用户感觉到设备正在做什么的控制方法——所以可以优化笔画的长度，以考虑潜在的“疼痛”和刷牙所花费的时间。

最初的测试暂时保留了人头，而是在各种发型和类型的假发上进行的。该模型提供了对与缠结数量相关的梳理行为的洞察，以及如何通过选择合适的梳理长度来有效地清除这些行为。例如，对于卷发，痛苦成本将占主导地位，因此较短的刷子长度是最佳选择。

该团队希望最终对人类进行更真实的实验，以更好地了解机器人在疼痛体验方面的表现——这一指标显然是高度主观的，因为一个人的“二”可能是另一个人的“八”。

“为了让机器人将他们的任务解决能力扩展到更复杂的任务，比如刷头发，我们不仅需要新颖的安全硬件，还需要了解柔软的头发和缠结纤维的复杂行为，”休斯说。“除了梳理头发，我们的方法提供的见解还可以应用于纺织纤维或动物纤维的梳理。”

休斯与哈佛大学工程与应用科学学院博士生 Thomas Bolton Plumb-Reyes 和 Nicholas Charles、哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院 (SEAS) 和物理系的 L. Mahadevan 教授一起撰写了这篇论文，以及哈佛大学有机与进化生物学，麻省理工学院教授和 CSAIL 主任丹妮拉·罗斯。他们在本月早些时候的 IEEE 软机器人会议 (RoboSoft) 上虚拟展示了这篇论文。

该项目得到了麻省理工学院 CSAIL 和哈佛大学软数学实验室之间的 NSF 研究和创新新兴前沿项目的共同支持。