Τα ανθρωποειδή ρομπότ έχουν βρεθεί στο προσκήνιο τον περασμένο χρόνο, με εταιρείες να κάνουν ουρά για να κυκλοφορήσουν τα δικά τους ανθρωποειδή προϊόντα. Τα περισσότερα από αυτά έχουν μια τυπική ανθρωποειδή εμφάνιση, χρησιμοποιώντας χέρια και νύχια για να χειρίζονται αντικείμενα και σκληρά πόδια ως τρόπο περπατήματος.
Όμως πρόσφατα, το Ιαπωνικό Ερευνητικό Ινστιτούτο Toyota (TRI) λάνσαρε ένα νέο ρομπότ, το Punyo, και εξέφρασε την ελπίδα του ότι το Punyo θα ωθήσει τα ανθρωποειδή ρομπότ προς τα εμπρός.
Η Punyo είναι καινοτόμος στην ιδέα σχεδιασμού και στις μεθόδους λειτουργίας των ρομπότ. Δεν έχει πόδια και μέχρι στιγμής, η ομάδα του TRI εργάζεται στον κορμό του ρομπότ και αναπτύσσει δεξιότητες χειρισμού.
Σχεδιαστική ιδέα: εξυπηρέτηση της ανθρώπινης καθημερινότητας
Τα παραδοσιακά βιομηχανικά ρομπότ χρησιμοποιούνται κυρίως σε εργαστήρια, συναρμολόγηση και άλλες εργασίες για τη βελτίωση της παραγωγικής απόδοσης και τη μείωση της έντασης εργασίας. Στο μέλλον, τα ρομπότ υπηρεσιών ενδέχεται να εισέλθουν σε περισσότερα σπίτια, αντιμετωπίζοντας και εξυπηρετώντας τις καθημερινές ανάγκες των απλών ανθρώπων.
Οι ερευνητές της TRI είπαν ότι στόχος του Punyo είναι να γίνει ένα ρομπότ που «βοηθά τους ανθρώπους να ολοκληρώσουν καθημερινές εργασίες στο σπίτι και αλλού».
Αυτή η σχεδιαστική ιδέα καθορίζει ότι το Punyo πρέπει να είναι ευέλικτο, απαλό και ασφαλές. Γιατί για να μπεις στο περίπλοκο και ευμετάβλητο οικιακό περιβάλλον, δεν μπορεί να υπάρξει ένας σκληρός και άκαμπτος μηχανικός βραχίονας όπως ένα παραδοσιακό βιομηχανικό ρομπότ. Διαφορετικά, θα δώσει στους ανθρώπους μια αίσθηση κινδύνου και θα καταστήσει αδύνατη την ολοκλήρωση διαφόρων εργασιών λειτουργίας καθημερινών αντικειμένων. Αυτό είναι κάπως παρόμοιο με τη σχεδιαστική ιδέα του ρομπότ Pepper της SoftBank, το οποίο επικεντρώνεται στο πώς να ενσωματωθούν τα ρομπότ στην ανθρώπινη ζωή.
Οι εφαρμογές που προσανατολίζονται στις υπηρεσίες απαιτούν επίσης από το Punyo να μάθει μια ποικιλία καθημερινών δεξιοτήτων, όχι απλώς να εκτελεί μία μόνο λειτουργία στη γραμμή συναρμολόγησης του εργοστασίου. Αυτό απαιτεί να δοθούν στα ρομπότ ισχυρές ικανότητες εκμάθησης και να κατακτήσουν τις μεθόδους λειτουργίας διαφόρων καθημερινών εργασιών με την παρατήρηση και τη μίμηση ανθρώπινων επιδείξεων.
Για τα ανθρωποειδή ρομπότ, ο χειρισμός χρησιμοποιώντας ολόκληρο το σώμα είναι δύσκολος, επειδή η ισορροπία είναι μια πρόκληση. Ωστόσο, οι ερευνητές της TRI σχεδίασαν το ρομπότ της για να κάνει ακριβώς αυτό.
"Το Punyo κάνει τα πράγματα διαφορετικά. Χρησιμοποιώντας ολόκληρο το σώμα του, μπορεί να μεταφέρει πολύ περισσότερα από το απλό πάτημα με ένα τεντωμένο χέρι", πρόσθεσε ο Andrew Beaulieu, ένας από τους τεχνικούς οδηγούς της TRI για χειρισμούς ολόκληρου του σώματος. «Η απαλότητα, η ευαισθησία στην αφή και η ικανότητα να κάνεις πολλές επαφές διευκολύνουν τον καλύτερο χειρισμό των αντικειμένων».
Μαλακό και σκληρό σώμα
Για να επιτύχει ένα ευέλικτο και μαλακό σχέδιο ρομπότ, η TRI υιοθέτησε ένα σχέδιο μηχανικού βραχίονα που συνδυάζει σκληρό και μαλακό. Τα χέρια, τα μπράτσα και το στήθος του Punyo καλύπτονται με συμβατά υλικά και απτικούς αισθητήρες που αντιλαμβάνονται την εξωτερική επαφή και τα μαλακά υλικά επιτρέπουν στο σώμα του ρομπότ να προσαρμοστεί στα αντικείμενα που χειρίζεται.
Αυτή είναι μια τυπική ιδέα σχεδιασμού για πολλά τρέχοντα μαλακά ρομπότ.
Ταυτόχρονα, κάτω από το μαλακό κέλυφος, το Punyo διατηρεί επίσης δύο «σκληρούς» μηχανικούς βραχίονες ως σκελετικά στηρίγματα, καθώς και ένα πλαίσιο κορμού και έναν ενεργοποιητή μέσης για να παρέχει μηχανική υποστήριξη και ακριβή έλεγχο. Αυτός ο συνδυασμός σκληρού και μαλακού σχεδιασμού συνδυάζει τα μηχανικά πλεονεκτήματα των παραδοσιακών ρομπότ με τα μαλακά χαρακτηριστικά των μαλακών ρομπότ.
Συγκεκριμένα, οι αερόσακοι στα μπράτσα του Punyo μπορούν να προσαρμόσουν την εσωτερική πίεση ώστε να γίνουν σκληρότεροι ή μαλακότεροι ανάλογα με τις ανάγκες. Ενώ εξασφαλίζει μια ορισμένη μηχανική ακαμψία, παρέχει επίσης περίπου 5 cm συμμόρφωσης. Το «νύχι» χρησιμοποιεί επίσης σχεδιασμό αερόσακου λατέξ υψηλής τριβής. Η κάμερα στην παλάμη του χεριού μπορεί να αντιληφθεί το μέγεθος της εξωτερικής δύναμης παρατηρώντας την επιφανειακή παραμόρφωση του αερόσακου. Ολόκληρος ο βραχίονας μπορεί να λυγίσει και να περιστραφεί και οι αερόσακοι συνδέονται μεταξύ τους, γεγονός που επιτρέπει την ομαλή μετάδοση της δύναμης και εμποδίζει το ρομπότ να «σπάσει τον βραχίονα».
Ισχυρή μαθησιακή ικανότητα
Για να προσαρμοστεί στις μεταβαλλόμενες εργασίες στο οικιακό περιβάλλον, το Punyo πρέπει να έχει ισχυρές μαθησιακές ικανότητες.
Σύμφωνα με την ομάδα του TRI, ο Punyo έμαθε μια πολιτική πλούσια σε επαφές χρησιμοποιώντας δύο μεθόδους: μια στρατηγική διάχυσης και την καθοδηγούμενη από παραδείγματα ενισχυτική μάθηση. Η TRI ανακοίνωσε την προσέγγισή της στην πολιτική διάδοσης όπλων πέρυσι. Με αυτήν την προσέγγιση, τα ρομπότ χρησιμοποιούν ανθρώπινες επιδείξεις για να μάθουν αξιόπιστες αισθητικοκινητικές στρατηγικές για εργασίες που είναι δύσκολο να μοντελοποιηθούν.
Η ενισχυτική μάθηση καθοδηγούμενη από παραδείγματα είναι μια προσέγγιση που απαιτεί τη μοντελοποίηση μιας εργασίας σε μια προσομοίωση και την καθοδήγηση της εξερεύνησης του ρομπότ μέσω ενός μικρού συνόλου επιδείξεων. Η TRI λέει ότι χρησιμοποιεί αυτή τη μάθηση για να εφαρμόσει ισχυρές στρατηγικές λειτουργίας για εργασίες που μπορούν να μοντελοποιηθούν σε προσομοιώσεις.
Όταν ένα ρομπότ μπορεί να δει αυτές τις εργασίες να επιδεικνύονται, μπορεί να τις μάθει πιο αποτελεσματικά. Δίνει επίσης στην ομάδα TRI περισσότερο χώρο για να επηρεάσει το στυλ κίνησης που χρησιμοποιεί το ρομπότ για να ολοκληρώσει τις εργασίες του.
Η ομάδα χρησιμοποίησε αντίθετες κινήσεις προτεραιοτήτων (AMP), που παραδοσιακά χρησιμοποιούνται για τη διαμόρφωση χαρακτήρων κινουμένων σχεδίων σε υπολογιστή, για να ενσωματώσουν τη μίμηση ανθρώπινης κίνησης στη γραμμή ενίσχυσης τους.
Η ενισχυτική μάθηση απαιτεί από τις ομάδες να μοντελοποιούν εργασίες σε προσομοιώσεις για εκπαίδευση. Για να γίνει αυτό, το TRI χρησιμοποιεί έναν σχεδιαστή που βασίζεται σε μοντέλα για επιδείξεις και όχι για απομακρυσμένες λειτουργίες. Ονομάζει αυτή τη διαδικασία «ενισχυτική μάθηση καθοδηγούμενη από το σχέδιο».
Η TRI ισχυρίζεται ότι η χρήση του σχεδιαστή μπορεί να κάνει εφικτές αποστολές μεγάλων αποστάσεων που είναι δύσκολο να εκτελεστούν από απόσταση. Η ομάδα μπορεί επίσης να δημιουργήσει αυτόματα οποιονδήποτε αριθμό επιδείξεων, μειώνοντας την εξάρτηση του αγωγού της από την ανθρώπινη συμβολή, γεγονός που φέρνει το TRI πιο κοντά στην αύξηση του αριθμού των εργασιών που μπορεί να χειριστεί το Punyo.
Παρόλο που το ρομπότ υπηρεσίας λογισμικού Punyo είναι ακόμη στα σπάργανά του και η απόδοσή του σε όλες τις πτυχές πρέπει να βελτιωθεί, οι προοπτικές εφαρμογής του είναι ευρείες και η σχεδιαστική ιδέα και η τεχνική διαδρομή του Punyo παρέχουν επίσης νέες ιδέες για τη βιομηχανία.