Roboty poruszające się z ludzką gracją

Roboty poruszające się z ludzką gracją

Niemowlęta uczą się poruszać poprzez obserwację ruchów i pozycji, które sprawiają im fizyczny dyskomfort, a w dalszej konsekwencji unikanie ich. Profesor Oussama Khatib z laboratorium Stanford Artificial Intelligence Laboratory wykorzystuje tę samą metodę, by nauczyć roboty wykonywania wielu czynności równocześnie i płynnie.

„Humanoidalne roboty potrafią dziś chodzić, ale nie potrafią wchodzić w interakcje ze światem,” – powiedział Khatib. „My uczymy roboty fizycznego dotyku, popychania i przesuwania obiektów.”

Projekt profesora Khatib’a jest jednym z elementów projektu Honda Humanoid Robot Project, który ma na celu budowę przyjaznego człowiekowi robota, który potrafi wykonywać przydatne czynności w złożonym zmiennym środowisku. Oficjale z Hondy podjęli decyzję o zatrudnieniu Khatib’a po tym jak zrobił on na nich wrażenie prezentując w 1995 roku bliźniacze roboty, Romeo i Julię, które potrafiły współpracować tak, by wykonać razem skomplikowane zadanie. Przykładem ich możliwości było wspólne podniesienie długiej rury.

Inspiracja dla nowej generacji robotów pochodzi od samych ludzi. Obserwując ruchy robotów, Khatib zauważył, że w odróżnieniu od nich, ludzie wykonują każdy ruch tak, by zminimalizować wysiłek z nim związany.

Aby być użyteczne, roboty muszą być w stanie równocześnie przemieszczać się i manipulować przedmiotami. Ilustracją tej idei jest Rosie, pokojówka serialowych Jetson’ów, która prześlizguje się z wdziękiem przez pokoje sprzątając stół, myjąc okna i odkurzając podłogi. Khatib postanowił nauczyć roboty takiej wielozadaniowości przy pomocy strategii minimalizacji wydatkowania energii, której uczą się niemowlęta.

Aby lepiej zrozumieć naturę ludzkiego ruchu, Khatib zwrócił się do profesora Scott’a Delp’a zajmującego się bioinżynierią. Naukowcy przy pomocy specjalnych czujników śledzili ludzkie ruchy, takie jak: schylanie się, chodzenie, czy skakanie. Khatib przeprowadzał badania nie tylko na swoich studentach, ale i na mistrzu Tai Chi z Chin.

W oparciu o te badania, Khatib opracował model, który pozwala zminimalizować wysiłek ludzkich mięśni dla każdej pozycji, a także wyznaczyć gładką linię, po której symulowany robot może się poruszać celem wykonania zadania.

Korzystając z tej strategii minimalizacji nakładów energii, robot wykonuje ruch bez uprzedniego skomplikowanego obliczania trajektorii. Model minimalizacyjny pozwala robotowi wykonać zadanie przy jak najmniejszym wysiłku, co jest charakterystyczne dla ludzi.

Jak dotąd, zespół Khatib’a opracował prototypową symulację komputerową nazwaną StanBot. Kolejnym krokiem jest połączenie humanoidalnego robota ASIMO z oprogramowaniem Khatib’a tak, by mógł prasować, czy sprzątać ze stołu.

Aby robot mógł jednak bezpiecznie wchodzić w interakcje z ludźmi, musi być przede wszystkim zaprogramowany tak, by nie wyrządzić nikomu krzywdy. Jeśli będzie chciał potrząsnąć czyjąś dłoń, to musimy mieć pewność, że jej nie zgniecie.

W tym celu ramię robot będzie sterowane przez kilka silników, a nie jeden, co pozwoli zwiększyć wrażliwość na dotyk.

”Na tym etapie, przyglądamy się fizycznym możliwościom,” – powiedział Khatib. „Chcemy przejść na wyższy poziom tak, by nadzór człowieka nad robotem mógł się odbywać za pośrednictwem głosu.”

(lk)