¿Cómo es un brazo robótico diseñado para la "interacción persona-computadora"?

Este brazo robótico se centra en ser "seguro" y "flexible" y es incluso más ligero que un brazo humano. Se trata de un robot de dos brazos procedente de Corea del Sur: Ambidex.

En 2019 presentamos su prototipo, desarrollado por NAVER LABS. Su empresa matriz, NAVER, es conocida como el "Google de Corea del Sur".
En aquel momento, Ambidex sólo tenía dos brazos. Cuando nos volvimos a encontrar después de 5 años, parecía más un humano.

El mayor cambio es que con cabeza + tronco + cintura, el rango de movimiento y la estabilidad han mejorado enormemente.

Ambidex también ha actualizado sus dispositivos hápticos y ahora puede realizar tareas más complejas, como ayudar a sus "colegas" a lavarse la cara:

También soy buena mano en la cocina. Te pelaré una batata para que la comas:

Si no tienes nada que hacer, entretengamos un poco y juguemos al ping-pong:

▍Accionamiento por cable + nuevo diseño de estilo minimalista

El brazo AMBIDEX utiliza un mecanismo accionado por cable que coloca todos los actuadores de alta resistencia en el hombro y las partes del cuerpo, lo que reduce el peso del brazo. Un solo brazo robótico pesa sólo 2,6 kilogramos, que es más ligero que el brazo de un hombre adulto.

Un brazo más ligero representa seguridad y flexibilidad, lo que le permite interactuar de forma segura con las personas, como abrazar y dar la mano:

A pesar de su peso ligero, AMBIDEX puede soportar un peso de 3 kg y puede correr a una velocidad máxima de 5 m/s.

Al igual que el brazo humano, el brazo Ambidex también tiene 7 grados de libertad articulares. Las autoridades dicen que su innovador mecanismo puede mejorar simultáneamente la fuerza y ​​la resistencia de cada articulación, permitiendo el mismo nivel de control, rendimiento y precisión que los robots industriales.

Después de agregar nuevos diseños de cabeza, torso y cintura, Ambidex luce más genial. Sin embargo, NAVER LABS dijo que no querían sacrificar la eficiencia de la investigación en aras de la imagen externa, por lo que adoptaron un "estilo minimalista" en apariencia. El diseño utiliza áreas negras para ocultar sensores y componentes atornillados, lo que reduce la complejidad visual.

Al mismo tiempo, considerando el movimiento del robot y la facilidad de montaje, NAVER LABS minimizó la configuración de la cubierta y se centró en los detalles de la línea de separación para que la cubierta pueda separarse, reteniendo el cableado y reinterpretándolo como un elemento de diseño. , durante la exhibición Si bien mantiene la estructura básica, maximiza el equilibrio y la unidad visual general.

NAVER LABS aún no ha anunciado más aspectos técnicos destacados del "Humanoid Ambidex", pero los movimientos parecen más suaves y flexibles.

▍Aprenda la “inteligencia física” humana

Mire con atención, cuando Ambidex realiza varias tareas, hay un miembro del personal detrás de él que oculta su fama y sus logros:

Parece que el personal está controlando Ambidex, pero en realidad Ambidex está aprendiendo la "inteligencia física" humana. A diferencia de la mayoría de los brazos robóticos que se mueven basándose en información de posición previamente ingresada, Ambidex está diseñado para la "interacción humano-computadora" y debe garantizar una seguridad absoluta en las tareas diarias no estructuradas.

Entonces, ¿qué es la inteligencia física humana? NAVER LABS dijo: Además de las actividades conscientes cuando los humanos interactúan con el entorno externo, hay muchas cosas que son inconscientes. Por ejemplo: al untar mermelada, los humanos no tienen en cuenta cada movimiento de los dedos ni la pequeña fuerza que se ejerce sobre la muñeca y los dedos. El conocimiento y la inteligencia basados ​​en esta experiencia física se denominan "inteligencia física".

Para impartir "inteligencia física" a los robots, NAVER LABS desarrolló un dispositivo táctil. A diferencia de los dispositivos de control comunes, el dispositivo táctil de Ambidex proporciona datos de posición y fuerza de forma bilateral. No solo permite al usuario enviar comandos al robot para mover su posición, sino que también le permite sentir las fuerzas que está experimentando el robot. Las personas controlan los robots a través de dispositivos táctiles para realizar tareas y, al mismo tiempo, los robots adquieren indirectamente inteligencia física humana.

▍Mejoras de equipos táctiles, desde pelar batatas hasta jugar tenis de mesa.

Veamos cómo Ambidex utiliza dispositivos táctiles para pelar batatas:

Aunque parezca sencillo, toda la acción se realiza mediante el control de fuerza del robot y la transmisión de fuerza bilateral del dispositivo háptico. Si alguno de ellos no funciona correctamente, se ejerce una fricción excesiva entre el cuchillo y la patata, lo que puede dañar el ingrediente, la herramienta o el propio robot.

“Pelar batatas” muestra únicamente el dispositivo táctil de primera generación de Ambidex, que posteriormente fue actualizado por NAVER LABS. Haptic Device 2.0 tiene un espacio de movimiento más grande y el rendimiento de tareas para movimientos complejos y detallados también se ha mejorado significativamente, incluyendo: la velocidad con la que el robot responde a los movimientos del operador y la eficiencia con la que los usuarios sienten las fuerzas que siente el robot. .

El dispositivo háptico mejorado puede realizar tareas complejas que implican movimientos rápidos, como jugar al tenis de mesa, donde la raqueta debe colocarse rápidamente en la posición correcta para alinearse con la pelota entrante.

En el momento del impacto (cuando se golpea la pelota), ésta debe estar moviéndose con suficiente velocidad y en la dirección correcta. Si la inercia del dispositivo háptico fuera ligeramente mayor, o si hubiera un retraso en transferir la magnitud y dirección de la fuerza del movimiento humano al robot, la demostración de ping pong no tendría éxito.

Aunque Ambidex aún no ha logrado la ejecución autónoma de tareas, tal vez ese día no esté demasiado lejos, porque el objetivo de NAVER LABS es utilizar dispositivos hápticos bilaterales como una herramienta eficaz para recopilar datos de entrenamiento de alta calidad para mejorar el nivel de inteligencia de Ambidex. y, en última instancia, lograr una ejecución autónoma. Tarea.

▍Conclusión

La hoja de ruta tecnológica de NAVER LABS para Ambidex es claramente visible. Recopilación de datos de interacción persona-computadora de alta calidad a través de dispositivos táctiles bilaterales para entrenar el modelo inteligente del robot. Se puede decir que esta idea de "aprendizaje colaborativo hombre-máquina" es una innovación tecnológica importante.

Desde la perspectiva de la implementación técnica, la calidad y riqueza de los datos recopilados por dispositivos táctiles bilaterales afectarán directamente el rendimiento de los algoritmos inteligentes de los robots. NAVER LABS necesita optimizarse aún más en el diseño de hardware, selección de sensores, procesamiento de señales y otros aspectos para garantizar la precisión, el tiempo real y la diversidad de los datos. Al mismo tiempo, también es un desafío clave cómo diseñar un marco de aprendizaje automático eficiente para extraer patrones de comportamiento comunes y estrategias de toma de decisiones a partir de datos interactivos masivos y complejos. Esto requiere una investigación sistemática en los campos del aprendizaje profundo, el aprendizaje por refuerzo, el aprendizaje por transferencia y otros campos.

Además, la mejora de la inteligencia basada en datos está estrechamente relacionada con el sistema de control electromecánico del robot. Si Ambidex quiere finalmente lograr un funcionamiento autónomo, necesita lograr nuevos avances en la planificación del movimiento, el control de la fuerza y ​​el funcionamiento diestro. Por ejemplo, ¿cómo lograr un agarre y una operación precisos basados ​​en retroalimentación visual y táctil? ¿Cómo mantener el equilibrio y la robustez en un entorno dinámico? Se trata de dificultades técnicas que es necesario superar urgentemente.

En general, el plan técnico desarrollado por NAVER LABS para Ambidex es práctico y factible, y su idea de desarrollo de "personas dirigiendo máquinas y siendo impulsadas por datos" representa la dirección de vanguardia de la investigación en robótica. Actualmente, Ambidex todavía se encuentra en la etapa de acumulación de tecnología y optimización iterativa. Para convertirse verdaderamente en un sistema inteligente totalmente autónomo, es necesario seguir realizando esfuerzos en múltiples niveles, como la percepción, la cognición, la toma de decisiones y el control.

robot humanoide;

Robot de IA;

Robot de servicio de IA.