Els robots humanoides s'han posat en el punt de mira durant l'últim any, amb empreses fent cua per llançar els seus propis productes humanoides. La majoria tenen un aspecte humanoide típic, utilitzant braços i urpes per manejar objectes i cames dures com a manera de caminar.
Però recentment, l'Institut de Recerca de Toyota (TRI) del Japó va llançar un nou robot, Punyo, i va expressar la seva esperança que Punyo impulsi els robots humanoides cap endavant.
Punyo és innovador en el concepte de disseny i mètodes d'operació dels robots. No té cames, i fins ara, l'equip del TRI ha estat treballant en el tors del robot i desenvolupant habilitats de manipulació.
Concepte de disseny: servir la vida quotidiana humana
Els robots industrials tradicionals s'utilitzen principalment en operacions de taller, muntatge i altres tasques per millorar l'eficiència de la producció i reduir la intensitat laboral. En el futur, els robots de servei poden entrar a més llars, enfrontant-se directament i atenent les necessitats diàries de la gent normal.
Els investigadors del TRI van dir que l'objectiu de Punyo és convertir-se en un robot que "ajudi la gent a completar les tasques diàries a casa i en altres llocs".
Aquest concepte de disseny determina que Punyo ha de ser flexible, suau i segur. Perquè per entrar a l'entorn domèstic complex i canviant, no hi pot haver un braç mecànic dur i rígid com un robot industrial tradicional. En cas contrari, donarà a la gent una sensació de perill i farà impossible completar diverses tasques operatives d'elements diaris. Això és una mica similar a la idea de disseny del robot Pepper de SoftBank, que se centra en com fer que els robots estiguin més integrats a la vida humana.
Les aplicacions orientades al servei també requereixen que Punyo aprengui una varietat d'habilitats diàries, no només realitzar una sola operació a la línia de muntatge de la fàbrica. Això requereix dotar als robots de fortes capacitats d'aprenentatge i dominar els mètodes de funcionament de diverses tasques diàries mitjançant l'observació i imitació de demostracions humanes.
Per als robots humanoides, la manipulació amb tot el cos és complicada perquè l'equilibri és un repte. Tanmateix, els investigadors del TRI van dissenyar el seu robot per fer-ho.
"Punyo fa les coses de manera diferent. Utilitzant tot el seu cos, pot portar molt més que simplement pressionar amb una mà estesa", va afegir Andrew Beaulieu, un dels responsables tècnics de TRI per a la manipulació de tot el cos. "La suavitat, la sensibilitat tàctil i la capacitat de fer molt contacte faciliten una millor manipulació dels objectes".
Cos suau i dur
Per aconseguir un disseny de robot flexible i suau, TRI va adoptar un disseny de braç mecànic que combina dur i suau. Les mans, els braços i el pit de Punyo estan coberts de materials compatibles i sensors tàctils que senten el contacte exterior, i els materials tous permeten que el cos del robot s'ajusti als objectes que manipula.
Aquesta és una idea de disseny típica per a molts robots tous actuals.
Al mateix temps, sota la closca suau, Punyo també conserva dos braços mecànics "durs" com a suports esquelètics, així com un marc de tors i un actuador de cintura per proporcionar suport mecànic i control precís. Aquesta combinació de disseny dur i suau combina els avantatges mecànics dels robots tradicionals amb les característiques suaus dels robots tous.
Concretament, els coixins d'aire dels braços de Punyo poden ajustar la pressió interna perquè sigui més dura o més suau segons sigui necessari. Tot i que garanteix una certa rigidesa mecànica, també proporciona uns 5 cm de compliment. La "garra" també utilitza un disseny de coixí d'aire de làtex d'alta fricció. La càmera al palmell de la mà pot detectar la mida de la força externa observant la deformació superficial de l'airbag. Tot el braç es pot doblegar i girar, i les bosses d'aire estan connectades entre si, la qual cosa permet que la força es transmeti sense problemes i evita que el robot "es trenqui el braç".
Forta capacitat d'aprenentatge
Per adaptar-se a les tasques canviants de l'entorn domèstic, Punyo ha de tenir una forta capacitat d'aprenentatge.
Segons l'equip de TRI, Punyo va aprendre una política rica en contactes mitjançant dos mètodes: una estratègia de difusió i un aprenentatge de reforç guiat per exemple. El TRI va anunciar el seu enfocament a la política de proliferació l'any passat. Amb aquest enfocament, els robots utilitzen demostracions humanes per aprendre estratègies sensoriomotores robustes per a tasques difícils de modelar.
L'aprenentatge de reforç guiat per exemples és un enfocament que requereix modelar una tasca en una simulació i guiar l'exploració del robot mitjançant un petit conjunt de demostracions. TRI diu que utilitza aquest aprenentatge per implementar estratègies operatives robustes per a tasques que es poden modelar en simulacions.
Quan un robot pot veure demostrades aquestes tasques, pot aprendre-les de manera més eficient. També dóna més marge a l'equip del TRI per influir en l'estil de moviment que utilitza el robot per completar les seves tasques.
L'equip va utilitzar anteriors de moviment adversari (AMP), tradicionalment utilitzats per estilitzar personatges animats per ordinador, per incorporar la imitació del moviment humà a la seva canalització de reforç.
L'aprenentatge de reforç requereix que els equips modelin les tasques en simulacions per a la formació. Per fer-ho, TRI utilitza un planificador basat en models per a demostracions en lloc d'operacions remotes. Anomena aquest procés "aprenentatge de reforç guiat pel pla".
TRI afirma que l'ús del planificador pot fer possibles missions de llarga distància difícils d'operar de forma remota. L'equip també pot generar automàticament qualsevol nombre de demostracions, reduint la dependència del seu pipeline de l'aportació humana, cosa que apropa TRI a augmentar el nombre de tasques que Punyo pot gestionar.
Tot i que el robot de servei de programari Punyo encara està en els seus inicis i cal millorar el seu rendiment en tots els aspectes, les seves perspectives d'aplicació són àmplies, i el concepte de disseny i la ruta tècnica de Punyo també proporcionen noves idees per a la indústria.