Viimase aasta jooksul on tähelepanu keskpunktis olnud humanoidrobotid ning ettevõtted on rivistanud oma humanoidtooteid välja laskma. Enamik neist on tüüpilise humanoidse välimusega, kasutades esemete käsitlemiseks käsi ja küüniseid ning kõndimisviisina kõvasid jalgu.
Kuid hiljuti tõi Jaapani Toyota uurimisinstituut (TRI) turule uue roboti Punyo ja avaldas lootust, et Punyo lükkab humanoidrobotid edasi.
Punyo on uuenduslik robotite disainikontseptsioonis ja töömeetodites. Sellel pole jalgu ja seni on TRI meeskond tegelenud roboti torso kallal ja arendanud manipuleerimisoskusi.
Disaini kontseptsioon: teenindab inimese igapäevaelu
Traditsioonilisi tööstusroboteid kasutatakse enamasti töökodades, montaažis ja muudes töödes, et parandada tootmise efektiivsust ja vähendada töömahukust. Tulevikus võivad teenindusrobotid siseneda rohkematesse kodudesse, mis on otse tavainimeste igapäevaste vajadustega silmitsi ja teenindavad neid.
TRI teadlased ütlesid, et Punyo eesmärk on saada robotiks, mis "aitab inimestel täita igapäevaseid ülesandeid kodus ja mujal".
See disainikontseptsioon määrab, et Punyo peab olema paindlik, pehme ja ohutu. Sest keerukasse ja muutlikku kodukeskkonda sisenemiseks ei saa olla kõva ja jäiga mehaaniline käsi nagu traditsiooniline tööstusrobot. Vastasel juhul tekitab see inimestes ohutunde ja muudab võimatuks erinevate igapäevaste esemete tööülesannete täitmise. See sarnaneb mõneti SoftBanki roboti Pepperi disainiideega, mis keskendub sellele, kuidas roboteid inimellu rohkem integreerida.
Teenindusele orienteeritud rakendused nõuavad ka Punyolt, et ta õpiks erinevaid igapäevaseid oskusi, mitte ei teeks tehase koosteliinil ainult ühte toimingut. See eeldab robotitele tugeva õppimisvõimekuse andmist ja erinevate igapäevaste toimingute töömeetodite valdamist, jälgides ja imiteerides inimeste demonstratsioone.
Humanoidrobotite jaoks on kogu kehaga manipuleerimine keeruline, kuna tasakaal on väljakutse. TRI teadlased kujundasid oma roboti aga just selleks.
"Punyo teeb asju teisiti. Kogu keha kasutades suudab see kanda palju enamat kui lihtsalt väljasirutatud käega vajutamist," lisas Andrew Beaulieu, üks TRI tehnilisi juhte kogu kehaga manipuleerimiseks. "Pehmus, kombatav tundlikkus ja võime palju kontakteeruda hõlbustavad esemetega paremat manipuleerimist."
Pehme ja kõva keha
Paindliku ja pehme roboti disaini saavutamiseks võttis TRI kasutusele mehaanilise käe konstruktsiooni, mis ühendab kõva ja pehme. Punyo käed, käed ja rind on kaetud nõuetele vastavate materjalide ja puutetundlike anduritega, mis mõlemad tajuvad välist kontakti, ning pehmed materjalid võimaldavad roboti kehal kohaneda objektidega, millega see manipuleerib.
See on tüüpiline disainiidee paljude praeguste pehmete robotite jaoks.
Samal ajal on Punyol pehme kesta all säilinud ka kaks "kõva" mehaanilist kätt skeleti toeks, samuti torso raam ja talje ajam, et pakkuda mehaanilist tuge ja täpset juhtimist. See kõva ja pehme disaini kombinatsioon ühendab traditsiooniliste robotite mehaanilised eelised pehmete robotite pehmete omadustega.
Täpsemalt saavad Punyo kätel olevad turvapadjad reguleerida siserõhku, et muutuda vastavalt vajadusele kõvemaks või pehmemaks. Tagades teatud mehaanilise jäikuse, tagab see ka umbes 5 cm vastavuse. "Küünis" kasutab ka suure hõõrdumisega lateksist turvapadja disaini. Peopesal olev kaamera tunneb välisjõu suurust, jälgides turvapadja pinnadeformatsiooni. Tervet kätt on võimalik painutada ja pöörata ning turvapadjad on omavahel ühendatud, mis võimaldab jõudu sujuvalt edasi kanda ja ei lase robotil "kätt murda".
Tugev õppimisvõime
Kodukeskkonna muutuvate ülesannetega kohanemiseks peab Punyol olema tugev õppimisvõime.
TRI meeskonna sõnul õppis Punyo kontaktirohket poliitikat, kasutades kahte meetodit: difusioonistrateegiat ja näitejuhist tugevdavat õpet. TRI teatas oma lähenemisviisist massihävitusrelvade leviku poliitikale eelmisel aastal. Selle lähenemisviisi abil kasutavad robotid inimeste demonstratsioone, et õppida tugevaid sensomotoorseid strateegiaid raskesti modelleeritavate ülesannete jaoks.
Näitejuhitav tugevdusõpe on lähenemine, mis eeldab ülesande modelleerimist simulatsioonis ja roboti uurimise juhendamist väikese demonstratsioonikomplekti kaudu. TRI ütleb, et kasutab seda õppimist usaldusväärsete tööstrateegiate rakendamiseks ülesannete jaoks, mida saab modelleerida simulatsioonides.
Kui robot näeb neid ülesandeid demonstreerituna, saab ta neid tõhusamalt õppida. Samuti annab see TRI meeskonnale rohkem ruumi mõjutada liikumisstiili, mida robot oma ülesannete täitmiseks kasutab.
Meeskond kasutas võistleva liikumise prioriteedi (AMP-sid), mida traditsiooniliselt kasutatakse arvutianimeeritud tegelaste stiliseerimiseks, et lisada nende tugevdustorusse inimliku liikumise matkimine.
Tugevdamise õppimine eeldab, et meeskonnad modelleerivad ülesandeid koolituse simulatsioonides. Selleks kasutab TRI demonstratsioonideks pigem mudelipõhist planeerijat kui kaugtoiminguid. Ta nimetab seda protsessi "plaanipõhiseks tugevdusõppeks".
TRI väidab, et planeerija kasutamine võib muuta võimalikuks kauged missioonid, mida on raske kaugjuhtimisega juhtida. Samuti saab meeskond automaatselt genereerida mis tahes arvu demosid, vähendades oma konveieri sõltuvust inimsisendist, mis toob TRI lähemale Punyo ülesannete arvu suurendamisele.
Kuigi Punyo tarkvarateenuse robot on alles lapsekingades ja selle jõudlust tuleb kõigis aspektides parandada, on selle rakendusväljavaated laiad ning Punyo disainikontseptsioon ja tehniline marsruut pakuvad ka tööstusele uusi ideid.