Хуманоидните роботи бяха насочени към светлината на прожекторите през последната година, като компаниите се редят на опашка, за да пуснат свои собствени хуманоидни продукти. Повечето от тях имат типичен хуманоиден външен вид, използвайки ръце и нокти за боравене с предмети и твърди крака като начин на ходене.
Но наскоро японският изследователски институт Toyota (TRI) пусна нов робот, Punyo, и изрази надеждата си, че Punyo ще тласне напред хуманоидните роботи.
Punyo е иновативен в концепцията за дизайн и методите на работа на роботите. Той няма крака и досега екипът на TRI работи върху торса на робота и развива умения за манипулиране.
Концепция на дизайна: обслужване на човешкия ежедневен живот
Традиционните промишлени роботи се използват най-вече в операции в работилници, монтаж и други задачи за подобряване на производствената ефективност и намаляване на интензивността на труда. В бъдеще обслужващите роботи могат да влязат в повече домове, директно срещу и обслужвайки ежедневните нужди на обикновените хора.
Изследователите на TRI казаха, че целта на Punyo е да се превърне в робот, който „помага на хората да изпълняват ежедневните задачи у дома и другаде“.
Тази дизайнерска концепция определя, че Punyo трябва да бъде гъвкав, мек и безопасен. Защото, за да влезете в сложната и променлива домашна среда, не може да има твърда и твърда механична ръка като традиционен индустриален робот. В противен случай това ще даде на хората усещане за опасност и ще направи невъзможно изпълнението на различни ежедневни работни задачи. Това е донякъде подобно на идеята за дизайн на робота Pepper на SoftBank, който се фокусира върху това как да направи роботите по-интегрирани в човешкия живот.
Приложенията, ориентирани към услуги, също изискват от Punyo да научи различни ежедневни умения, а не просто да изпълнява една операция на фабричната поточна линия. Това изисква да се дадат на роботите силни способности за учене и овладяване на методите на работа на различни ежедневни задачи чрез наблюдение и имитиране на човешки демонстрации.
За хуманоидните роботи манипулацията с цялото тяло е трудна, защото балансът е предизвикателство. Изследователите на TRI обаче проектираха своя робот да прави точно това.
„Punyo прави нещата по различен начин. Използвайки цялото си тяло, той може да носи много повече от просто натискане с протегната ръка“, добави Андрю Бюлиу, един от техническите ръководители на TRI за манипулация на цялото тяло. "Мекотата, тактилната чувствителност и способността за много контакти улесняват по-доброто манипулиране на обекти."
Меко и твърдо тяло
За да постигне гъвкав и мек дизайн на робота, TRI възприе дизайн на механична ръка, който съчетава твърдо и меко. Ръцете, ръцете и гърдите на Punyo са покрити със съвместими материали и тактилни сензори, които едновременно усещат външен контакт, а меките материали позволяват на тялото на робота да се приспособи към обектите, които манипулира.
Това е типична дизайнерска идея за много съвременни меки роботи.
В същото време, под меката обвивка, Punyo също така запазва две "твърди" механични рамена като скелетни опори, както и рамка на торса и задвижващ механизъм на талията, за да осигурят механична опора и прецизен контрол. Тази комбинация от твърд и мек дизайн съчетава механичните предимства на традиционните роботи с меките характеристики на меките роботи.
По-конкретно, въздушните възглавници на ръцете на Punyo могат да регулират вътрешното налягане, за да станат по-твърди или по-меки според нуждите. Осигурявайки определена механична твърдост, той осигурява и около 5 см съответствие. "Нокът" също използва дизайн на латексова въздушна възглавница с високо триене. Камерата в дланта на ръката може да усети размера на външната сила, като наблюдава повърхностната деформация на въздушната възглавница. Цялата ръка може да се огъва и върти, а въздушните възглавници са свързани помежду си, което позволява плавното предаване на силата и предпазва робота от „счупване на ръката“.
Силна способност за учене
За да се адаптира към променящите се задачи в домашната среда, Punyo трябва да има силни способности за учене.
Според екипа на TRI, Punyo е научил политика, богата на контакти, използвайки два метода: стратегия за разпространение и обучение с подсилване, ръководено от примери. TRI обяви своя подход към политиката за разпространение миналата година. С този подход роботите използват човешки демонстрации, за да научат стабилни сензомоторни стратегии за трудни за моделиране задачи.
Обучението с подсилване, ръководено от примери, е подход, който изисква моделиране на задача в симулация и насочване на изследването на робота чрез малък набор от демонстрации. TRI казва, че използва това обучение за прилагане на стабилни оперативни стратегии за задачи, които могат да бъдат моделирани в симулации.
Когато робот може да види тези задачи, демонстрирани, той може да ги научи по-ефективно. Освен това дава на екипа на TRI повече място за влияние върху стила на движение, който роботът използва, за да изпълнява задачите си.
Екипът е използвал предишни състезателни движения (AMPs), традиционно използвани за стилизиране на компютърно анимирани герои, за да включи мимикрия на човешкото движение в техния тръбопровод за подсилване.
Обучението с подсилване изисква екипите да моделират задачи в симулации за обучение. За да направи това, TRI използва базиран на модел плановик за демонстрации, а не за дистанционни операции. Той нарича този процес „насочвано от план обучение за укрепване“.
TRI твърди, че използването на планера може да направи възможни мисии на дълги разстояния, които са трудни за дистанционно управление. Екипът може също така автоматично да генерира произволен брой демонстрации, намалявайки зависимостта на неговия тръбопровод от човешка информация, което доближава TRI до увеличаване на броя на задачите, с които Punyo може да се справи.
Въпреки че роботът за софтуерни услуги Punyo все още е в начален етап и неговата производителност във всички аспекти трябва да бъде подобрена, перспективите за неговото приложение са широки, а концепцията за дизайн и техническият път на Punyo също предоставят нови идеи за индустрията.