Humanoidni roboti gurnuti su u središte pozornosti tijekom prošle godine, a tvrtke čekaju u redu da objave svoje vlastite humanoidne proizvode. Većina ih ima tipičan humanoidni izgled, koriste ruke i kandže za rukovanje predmetima i tvrde noge kao način hoda.
No nedavno je japanski Toyota Research Institute (TRI) lansirao novog robota, Punyo, i izrazio nadu da će Punyo pogurati humanoidne robote naprijed.
Punyo je inovativan u konceptu dizajna i metodama rada robota. Nema noge, a do sada je TRI tim radio na torzu robota i razvijao vještine manipulacije.
Koncept dizajna: služenje ljudskom svakodnevnom životu
Tradicionalni industrijski roboti uglavnom se koriste u radionicama, montaži i drugim zadacima kako bi se poboljšala učinkovitost proizvodnje i smanjio intenzitet rada. U budućnosti bi uslužni roboti mogli ući u više domova, izravno suočeni s dnevnim potrebama običnih ljudi i služeći im ih.
Istraživači TRI-a rekli su da je Punyov cilj postati robot koji "pomaže ljudima u obavljanju svakodnevnih zadataka kod kuće i drugdje."
Ovaj koncept dizajna određuje da Punyo mora biti fleksibilan, mekan i siguran. Jer za ulazak u složeno i promjenjivo kućno okruženje ne može postojati čvrsta i kruta mehanička ruka poput tradicionalnog industrijskog robota. U suprotnom, to će ljudima dati osjećaj opasnosti i onemogućiti dovršavanje raznih dnevnih radnih zadataka. Ovo je donekle slično dizajnerskoj ideji SoftBankovog robota Pepper, koji se fokusira na to kako robote učiniti integriranijima u ljudski život.
Uslužno orijentirane aplikacije također zahtijevaju od Punya da nauči razne dnevne vještine, a ne samo obavljanje jedne operacije na tvorničkoj tekućoj traci. To zahtijeva davanje robotima snažnih sposobnosti učenja i svladavanje operativnih metoda raznih dnevnih zadataka promatranjem i oponašanjem ljudskih demonstracija.
Za humanoidne robote, manipulacija korištenjem cijelog tijela je nezgodna jer je ravnoteža izazov. Međutim, istraživači TRI-a dizajnirali su svog robota da radi upravo to.
"Punyo radi stvari drugačije. Koristeći svoje cijelo tijelo, može nositi mnogo više od jednostavnog pritiskanja ispruženom rukom", dodao je Andrew Beaulieu, jedan od tehničkih voditelja TRI-a za manipulaciju cijelim tijelom. "Mekoća, taktilna osjetljivost i mogućnost punog kontakta olakšavaju bolju manipulaciju predmetima."
Meko i tvrdo tijelo
Kako bi postigao fleksibilan i mekan dizajn robota, TRI je usvojio dizajn mehaničke ruke koji kombinira tvrdo i meko. Punyove šake, ruke i prsa prekriveni su podložnim materijalima i taktilnim senzorima koji osjećaju vanjski kontakt, a mekani materijali omogućuju tijelu robota da se prilagodi objektima kojima manipulira.
Ovo je tipična dizajnerska ideja za mnoge trenutne meke robote.
U isto vrijeme, ispod meke školjke, Punyo također zadržava dvije "tvrde" mehaničke ruke kao kosturne potpore, kao i okvir torza i stručni pokretač za pružanje mehaničke potpore i precizne kontrole. Ova kombinacija tvrdog i mekog dizajna kombinira mehaničke prednosti tradicionalnih robota s mekim karakteristikama mekih robota.
Točnije, zračni jastuci na Punyovim rukama mogu prilagoditi unutarnji tlak kako bi postali tvrđi ili mekši prema potrebi. Iako osigurava određenu mehaničku krutost, također osigurava oko 5 cm podložnosti. "Kandža" također koristi dizajn zračnog jastuka od lateksa visokog trenja. Kamera na dlanu može osjetiti veličinu vanjske sile promatrajući površinsku deformaciju zračnog jastuka. Cijela ruka se može savijati i okretati, a zračni jastuci su međusobno povezani što omogućuje nesmetan prijenos sile i onemogućuje da robot "slomi ruku".
Jaka sposobnost učenja
Kako bi se prilagodio promjenjivim zadacima u kućnom okruženju, Punyo mora imati jake sposobnosti učenja.
Prema TRI timu, Punyo je naučio politiku bogatu kontaktima koristeći dvije metode: strategiju širenja i učenje potkrepljenja vođeno primjerima. TRI je prošle godine najavio svoj pristup politici proliferacije. S ovim pristupom, roboti koriste ljudske demonstracije kako bi naučili robusne senzomotoričke strategije za zadatke koje je teško modelirati.
Učenje s pojačanjem vođeno primjerima je pristup koji zahtijeva modeliranje zadatka u simulaciji i vođenje istraživanja robota kroz mali skup demonstracija. TRI kaže da koristi ovo učenje za implementaciju robusnih operativnih strategija za zadatke koji se mogu modelirati u simulacijama.
Kada robot može vidjeti demonstraciju ovih zadataka, može ih naučiti učinkovitije. To također daje TRI timu više prostora za utjecaj na stil kretanja koji robot koristi za dovršavanje svojih zadataka.
Tim je upotrijebio adversarial motion priors (AMP), koji se tradicionalno koristi za stiliziranje računalnih animiranih likova, kako bi uključio mimiku ljudskog pokreta u svoj cjevovod pojačanja.
Učenje s pojačanjem zahtijeva od timova da modeliraju zadatke u simulacijama za obuku. Da bi to učinio, TRI koristi planer temeljen na modelu za demonstracije umjesto daljinskih operacija. Taj se proces naziva "planom vođeno učenje potkrepljenja".
TRI tvrdi da korištenje planera može omogućiti misije na velikim udaljenostima kojima je teško upravljati na daljinu. Tim također može automatski generirati bilo koji broj demonstracija, smanjujući oslanjanje svog cjevovoda na ljudski unos, što TRI približava povećanju broja zadataka koje Punyo može riješiti.
Iako je softverski servisni robot Punyo još uvijek u povojima i njegovu izvedbu u svim aspektima treba poboljšati, izgledi za njegovu primjenu su široki, a Punyov koncept dizajna i tehnički put također pružaju nove ideje za industriju.