Az elmúlt évben a humanoid robotok a reflektorfénybe kerültek, és a vállalatok sorra álltak, hogy kiadják saját humanoid termékeiket. Legtöbbjük tipikus humanoid megjelenésű, karokkal és karmokkal kezeli a tárgyakat, és kemény lábakkal jár.
De a közelmúltban a japán Toyota Research Institute (TRI) piacra dobott egy új robotot, a Punyót, és reményét fejezte ki, hogy a Punyo előmozdítja a humanoid robotokat.
A Punyo innovatív a robotok tervezési koncepciójában és működési módszereiben. Nincsenek lábai, és eddig a TRI csapata a robot törzsén dolgozott, és fejleszti a manipulációs készségeket.
Tervezési koncepció: az emberi mindennapi élet kiszolgálása
A hagyományos ipari robotokat leginkább műhelyműveletekben, összeszerelésben és egyéb feladatokban használják a termelés hatékonyságának javítása és a munkaintenzitás csökkentése érdekében. A jövőben több otthonba is behatolhatnak a kiszolgáló robotok, amelyek közvetlenül a hétköznapi emberek napi szükségleteit szolgálják.
A TRI kutatói szerint Punyo célja, hogy olyan robotgá váljon, amely "segíti az embereket a napi feladatok elvégzésében otthon és máshol".
Ez a tervezési koncepció határozza meg, hogy a Punyónak rugalmasnak, puhának és biztonságosnak kell lennie. Mert a bonyolult és változékony otthoni környezetbe való belépéshez nem létezhet olyan kemény és merev mechanikus kar, mint egy hagyományos ipari robot. Ellenkező esetben veszélyérzetet kelt az emberekben, és lehetetlenné teszi a különféle napi feladatok elvégzését. Ez némileg hasonlít a SoftBank Pepper robotjának tervezési ötletéhez, amely arra összpontosít, hogyan lehet a robotokat jobban integrálni az emberi életbe.
A szolgáltatás-orientált alkalmazások azt is megkövetelik, hogy a Punyo különféle napi készségeket sajátítson el, és ne csak egyetlen műveletet hajtson végre a gyári összeszerelősoron. Ehhez erős tanulási képességeket kell adni a robotoknak, és emberi bemutatók megfigyelésével és utánzásával elsajátítani a különféle napi feladatok működési módszereit.
A humanoid robotok számára az egész testet használó manipuláció bonyolult, mert az egyensúly kihívást jelent. A TRI kutatói azonban éppen erre tervezték a robotját.
"A Punyo másképp csinálja a dolgokat. A teljes testét használva sokkal többet képes elviselni, mint egyszerűen kinyújtott kézzel nyomni" - tette hozzá Andrew Beaulieu, a TRI egyik technikai vezetője a teljes test manipulációjában. "A puhaság, a tapintási érzékenység és a sok érintkezés képessége megkönnyíti a tárgyak jobb manipulálását."
Puha és kemény test
A rugalmas és puha robotkialakítás elérése érdekében a TRI olyan mechanikus kar-kialakítást alkalmazott, amely egyesíti a kemény és puha robotokat. Punyo kezeit, karjait és mellkasát megfelelő anyagok és tapintási érzékelők borítják, amelyek egyaránt érzékelik a külső érintkezést, a puha anyagok pedig lehetővé teszik, hogy a robot teste alkalmazkodjon a kezelt tárgyakhoz.
Ez egy tipikus tervezési ötlet sok jelenlegi puha robot számára.
Ugyanakkor a puha héj alatt a Punyo két "kemény" mechanikus kart is megtartott váztámaszként, valamint egy törzskeretet és derékműködtetőt a mechanikai tartás és a precíz vezérlés érdekében. A kemény és lágy kialakításnak ez a kombinációja egyesíti a hagyományos robotok mechanikai előnyeit a puha robotok lágy tulajdonságaival.
Pontosabban, a Punyo karjain lévő légzsákok képesek beállítani a belső nyomást, hogy szükség szerint keményebbé vagy lágyabbá váljanak. Egy bizonyos mechanikai merevség biztosítása mellett körülbelül 5 cm-es megfelelőséget is biztosít. A "karom" nagy súrlódású latex légzsák kialakítást is használ. A tenyérben lévő kamera a légzsák felületi deformációjának megfigyelésével érzékeli a külső erő nagyságát. A teljes kar hajlítható és forgatható, a légzsákok pedig egymáshoz kapcsolódnak, ami lehetővé teszi az erő zökkenőmentes átvitelét és megakadályozza, hogy a robot "eltörje a kart".
Erős tanulási képesség
Az otthoni környezetben változó feladatokhoz való alkalmazkodáshoz Punyónak erős tanulási képességekkel kell rendelkeznie.
A TRI csapata szerint Punyo kétféle módszerrel sajátította el a kapcsolattartásban gazdag politikát: a diffúziós stratégiát és a példavezérelt megerősítő tanulást. A TRI tavaly jelentette be a proliferációs politikával kapcsolatos megközelítését. Ezzel a megközelítéssel a robotok emberi bemutatókat használnak, hogy robusztus szenzomotoros stratégiákat tanuljanak meg a nehezen modellezhető feladatokhoz.
A példákkal vezérelt megerősítéses tanulás egy olyan megközelítés, amelyhez egy feladat szimulációban történő modellezése és a robot felfedezésének egy kis bemutatósorozaton keresztül történő irányítása szükséges. A TRI azt mondja, hogy ezt a tanulást használja fel robusztus működési stratégiák megvalósítására olyan feladatokhoz, amelyek szimulációkkal modellezhetők.
Ha egy robot látja ezeket a feladatokat, akkor hatékonyabban tudja megtanulni őket. Több teret ad a TRI-csapatnak, hogy befolyásolja a robot által a feladatai végrehajtásához használt mozgásstílust.
A csapat a hagyományosan számítógépes animációs karakterek stilizálására használt ellenséges mozgási prioritásokat (AMP) használt, hogy az emberi mozgási mimikát beépítsék a megerősítő csővezetékbe.
A tanulás megerősítése megköveteli, hogy a csapatok modellezzenek a feladatokat a képzés szimulációiban. Ehhez a TRI modellalapú tervezőt használ a demonstrációkhoz, nem pedig a távoli műveletekhez. Ezt a folyamatot "tervvezérelt megerősítéses tanulásnak" nevezi.
A TRI azt állítja, hogy a tervező használatával olyan távolsági küldetések is megvalósíthatók, amelyeket nehéz távolról működtetni. A csapat emellett automatikusan generálhat tetszőleges számú demót, csökkentve ezzel a folyamatot az emberi bemenetre, ami közelebb hozza a TRI-t a Punyo által kezelhető feladatok számának növeléséhez.
Bár a Punyo szoftverszolgáltató robot még gyerekcipőben jár, és teljesítményén minden szempontból javítani kell, alkalmazási kilátásai szélesek, a Punyo tervezési koncepciója és műszaki útja is új ötleteket ad az iparág számára.