Per pastaruosius metus dėmesio centre buvo humanoidiniai robotai, o įmonės rikiavosi, kad išleistų savo humanoidinius produktus. Dauguma jų yra tipiškos humanoidinės išvaizdos, vaikščiojant rankomis ir nagais, o kietomis kojomis.
Tačiau neseniai Japonijos „Toyota Research Institute“ (TRI) pristatė naują robotą „Punyo“ ir išreiškė viltį, kad „Punyo“ pastūmės humanoidinius robotus į priekį.
Punyo yra novatoriškas robotų projektavimo koncepcijoje ir veikimo metoduose. Jis neturi kojų, o iki šiol TRI komanda dirbo su roboto liemeniu ir lavino manipuliavimo įgūdžius.
Dizaino koncepcija: tarnauja žmogaus kasdieniam gyvenimui
Tradiciniai pramoniniai robotai dažniausiai naudojami cechų operacijose, surinkime ir kitose užduotyse, siekiant pagerinti gamybos efektyvumą ir sumažinti darbo intensyvumą. Ateityje tarnybiniai robotai gali patekti į daugiau namų, kurie tiesiogiai susidurs su paprastų žmonių kasdieniais poreikiais ir juos aptarnaus.
TRI mokslininkai teigė, kad Punyo tikslas yra tapti robotu, kuris „padėtų žmonėms atlikti kasdienes užduotis namuose ir kitur“.
Ši dizaino koncepcija lemia, kad Punyo turi būti lankstus, minkštas ir saugus. Nes norint patekti į sudėtingą ir permainingą namų aplinką, negali būti kieta ir standi mechaninė ranka kaip tradicinis pramoninis robotas. Priešingu atveju žmonės pajus pavojaus jausmą ir negalės atlikti įvairių kasdienių daiktų valdymo užduočių. Tai šiek tiek panašu į „SoftBank“ roboto Pepper dizaino idėją, kurioje pagrindinis dėmesys skiriamas robotams labiau integruoti į žmogaus gyvenimą.
Į paslaugas orientuotos programos taip pat reikalauja, kad Punyo išmoktų įvairių kasdienių įgūdžių, o ne tik atliktų vieną operaciją gamyklos surinkimo linijoje. Tam reikia suteikti robotams stiprias mokymosi galimybes ir įsisavinti įvairių kasdienių užduočių veikimo metodus stebint ir imituojant žmonių demonstracijas.
Humanoidiniams robotams manipuliuoti visu kūnu yra sudėtinga, nes pusiausvyra yra iššūkis. Tačiau TRI mokslininkai sukūrė savo robotą būtent tai.
"Punyo viską daro kitaip. Naudodamas visą kūną, jis gali nešti daug daugiau nei tiesiog spausti ištiesta ranka", - pridūrė Andrew Beaulieu, vienas iš TRI techninių vadovų, susijusių su viso kūno manipuliavimu. „Švelnumas, lytėjimo jautrumas ir galimybė užmegzti daug kontaktų palengvina geresnį manipuliavimą objektais“.
Minkštas ir kietas korpusas
Kad būtų pasiektas lankstus ir minkštas roboto dizainas, TRI pasirinko mechaninės rankos konstrukciją, kuri sujungia kietą ir minkštą. Punyo rankos, rankos ir krūtinė padengtos reikalavimus atitinkančiomis medžiagomis ir lytėjimo jutikliais, kurie jaučia išorinį kontaktą, o minkštos medžiagos leidžia roboto kūnui prisitaikyti prie objektų, kuriais jis manipuliuoja.
Tai tipiška daugelio dabartinių minkštųjų robotų dizaino idėja.
Tuo pačiu metu, po minkštu apvalkalu, Punyo taip pat išlaiko dvi „kietąsias“ mechanines rankas kaip skeleto atramas, taip pat liemens rėmą ir juosmens pavarą, užtikrinančią mechaninę atramą ir tikslų valdymą. Šis kieto ir minkšto dizaino derinys sujungia mechaninius tradicinių robotų pranašumus ir minkštųjų robotų savybes.
Konkrečiai, „Punyo“ rankų oro pagalvės gali reguliuoti vidinį slėgį, kad prireikus taptų kietesnis arba minkštesnis. Užtikrindamas tam tikrą mechaninį standumą, jis taip pat užtikrina apie 5 cm atitikimą. „Letenoje“ taip pat naudojama didelės trinties latekso oro pagalvės konstrukcija. Kamera delne gali pajusti išorinės jėgos dydį, stebėdama oro pagalvės paviršiaus deformaciją. Visą ranką galima sulenkti ir pasukti, o oro pagalvės sujungtos viena su kita, kas leidžia sklandžiai perduoti jėgą ir neleidžia robotui „nulaužti rankos“.
Stiprus mokymosi gebėjimas
Kad galėtų prisitaikyti prie kintančių užduočių namų aplinkoje, Punyo turi turėti stiprius mokymosi gebėjimus.
Pasak TRI komandos, Punyo išmoko daug kontaktų turinčios politikos naudodamas du metodus: sklaidos strategiją ir pavyzdžiais paremtą mokymąsi. TRI paskelbė apie savo požiūrį į ginklų platinimo politiką praėjusiais metais. Taikydami šį metodą, robotai naudoja žmonių demonstracijas, kad išmoktų tvirtas sensomotorines strategijas sunkiai modeliuojamoms užduotims atlikti.
Mokymasis su pavyzdžiu yra metodas, pagal kurį reikia modeliuoti užduotį modeliuojant ir vadovauti roboto tyrinėjimui per nedidelį demonstracijų rinkinį. TRI teigia, kad naudoja šį mokymąsi, kad įgyvendintų patikimas veiklos strategijas užduotims, kurias galima modeliuoti modeliuojant.
Kai robotas gali matyti demonstruojamas šias užduotis, jis gali jas išmokti efektyviau. Tai taip pat suteikia TRI komandai daugiau galimybių daryti įtaką judėjimo stiliui, kurį robotas naudoja atlikdamas užduotis.
Komanda naudojo priešpriešinio judėjimo pirmus (AMP), tradiciškai naudojamus kompiuterinių animacinių personažų stilizavimui, kad įtrauktų žmogaus judesio mimiką į jų sustiprinimo vamzdyną.
Norint sustiprinti mokymąsi, komandos turi modeliuoti užduotis treniruočių modeliuose. Norėdami tai padaryti, TRI demonstravimui naudoja modeliu pagrįstą planuotoją, o ne nuotolines operacijas. Šis procesas vadinamas „pagal planu valdomu stiprinimo mokymusi“.
TRI teigia, kad naudojant planuotoją gali būti įmanomos tolimos misijos, kurias sunku valdyti nuotoliniu būdu. Komanda taip pat gali automatiškai generuoti bet kokį demonstracinių versijų skaičių, sumažindama jos priklausomybę nuo žmogaus įvesties, todėl TRI priartėja prie užduočių, kurias gali atlikti Punyo, skaičiaus padidinimo.
Nors „Punyo“ programinės įrangos paslaugų robotas dar tik pradeda kurtis ir jo veikimas visais aspektais turi būti tobulinamas, jo taikymo perspektyvos yra plačios, o „Punyo“ dizaino koncepcija ir techninis maršrutas taip pat suteikia naujų idėjų pramonei.