Pleo:un Camarasaurus robotico Foto per gentile concessione di Ugobe Nelle parole di John Sosoka, direttore tecnico di Ugobe, molti dei robot consumer di oggi hanno "davvero celebrato l'essere un robot... se guardi Roboraptor o Sony AIBO, la cosa bella di loro [è] che [sono] un robot." Poi c'è Pleo, La nuova forma di vita robotica di Ugobe. Pleo celebra l'essere un dinosauro.
Invece di avere un corpo squadrato e arti con articolazioni visibili, Pleo assomiglia a un cucciolo di Camarasaurus. Camarasaurus era un sauropodi , o un grande, mangiatore di piante, dinosauro a quattro zampe. Camarasaurus visse circa 150 milioni di anni fa in quello che oggi è il Nord America e l'Europa. Potrebbero crescere fino a più di 60 piedi (18 metri) di lunghezza e pesare circa 40, 000 libbre (18 tonnellate). Ma i bambini della specie, che nasce dalle uova, erano piccole - circa le dimensioni di Pleo.
A differenza dei veri dinosauri, Pleo non ha davvero un genere. "Non è necessariamente un lui, [ma "lui"] è semplicemente facile per me, " dice Sosoka. Per coerenza, supponiamo che Pleo sia maschio, pure. Per i primi 5-10 minuti della sua vita, Pleo agisce come un cucciolo, aprendo lentamente gli occhi e abituandosi alla luce. Quindi, da 30 a 45 minuti, è un bambino, lentamente e con cautela esplorando e abituandosi al mondo che lo circonda. Dopo di che, è un giovane. lui sfiora, passeggiate, annusa, gioca e si muove. Esplora il mondo, risponde alle persone e ad altri Pleos, e interagisce con il suo ambiente.
Ci vuole più di un semplice strato realistico di pelle artificiale per far sembrare questo processo realistico invece che robotico. E mentre Pleo ha molti degli stessi componenti degli altri robot, lavorano insieme con uno scopo leggermente diverso:creare l'illusione della vita. Invece di creare solo un robot funzionale, creano una rappresentazione convincente di un cucciolo di dinosauro.
In questo articolo, esploreremo la tecnologia alla base di Pleo. Inizieremo con uno sguardo a come è nato Pleo e perché sembra un Camarasaurus invece di un T. Rex o Utahraptor.
Pelle sensibileUgobe ha notato che il colore sulla pelle di Pleo può iniziare a svanire con l'uso. L'azienda suggerisce un paio di trucchi per proteggere il pigmento di Pleo. Uno è applicare un po' di talco per bambini:riduce l'attrito. Un altro è accarezzare delicatamente Pleo con la mano, non con le unghie.
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Il Camarasaurus:quattro zampe, un lungo collo, Foto per gentile concessione di Ugobe L'idea di un cucciolo di dinosauro è venuta da Caleb Chung, co-inventore del Furby e uno degli inventori dietro Pleo. "[Chung aveva] creato tonnellate e tonnellate di ... altri tipi di prodotti, e aveva sempre voluto fare un dinosauro, " dice Sosoka. Il passo successivo è stato determinare la specie del dinosauro. "Volevamo fare un quadrupede perché sono più stabili, "Spiega Sosaka.
Oltre ad essere stabile, Pleo doveva essere espressivo. Sosaka continua:
La capacità di esprimere e interagire emotivamente era una delle cose chiave che volevamo fare. Per farlo, avevamo bisogno di alcune caratteristiche del dinosauro... che rendessero più facile per le persone vedere le emozioni. Quello grande è una coda... Se un cane [ha] una coda, puoi solo vedere, la coda si alza quando sono eccitati, scende tra le loro gambe quando hanno paura... [se] non sono sicuri allora si agita molto lentamente, e poi decidono "O si, va bene!" poi si agita.
La coda non è stata l'unica ragione per cui i designer hanno scelto di creare un Camarasaurus. "Ha un collo relativamente lungo. Molti dinosauri non hanno un vero collo lungo, " dice Sosoka. "E poi aveva una testa abbastanza grande. La testa di Pleo è più grande... e non è perfettamente ridimensionata solo perché c'è un sacco di roba da mettere lì dentro... ma la combinazione di voler avere la coda, avere una testa di buone dimensioni, un lungo collo, il quadrupede, ci ha portato a quel particolare dinosauro."
C'era anche un sacco di materiale di ricerca sul Camarasaurus. Erano abbondanti in Nord America, quindi ci sono molti fossili di Camarasaurus, compresi i fossili infantili e giovanili. "Abbiamo potuto vedere che questa sarebbe la dimensione effettiva dell'animale a circa due settimane di vita, " Sosoka dice. "Così escono da questo grande, uova tonde... poi ovviamente diventano enormi, questa cosa gigantesca. Quindi, scegliendo questo e scegliendo questa dimensione, è la dimensione reale che uno di questi sarebbe se potessi avere un portello e correre intorno al tuo tavolo o al tuo soggiorno."
Una volta che gli sviluppatori hanno deciso una specie, il passo successivo è stato lo sviluppo di un prototipo. Vedremo come Pleo è passato dall'idea alla realtà nella prossima sezione.
Robot consumatori preistoriciI robot per uso domestico possono sembrare nuovi o addirittura futuristici, ma comprato in negozio, i robot programmabili sono in circolazione da un po'. Per esempio, negli anni '80, c'erano robot conosciuti come Omnibot e Robie Sr. Potevi programmare questi robot usando un telecomando:i robot memorizzavano i programmi su cassette. Alcuni dei robot di oggi, inclusi Robosapien e Robosapien V2, sono anche programmabili tramite telecomando, ma immagazzinano informazioni sulla memoria digitale.
Una versione precedente di Pleo -- Foto per gentile concessione di Ugobe Ci vuole molto per passare dall'idea di un dinosauro a un modello ambulante, soprattutto quando l'obiettivo è che il modello sia particolarmente realistico. "La prima idea... era un'idea su come creare animazioni molto più naturali e basate sui personaggi, " Dice Sosoka. "Stavamo lavorando allo sviluppo di un prototipo per vedere se questa idea sarebbe stata davvero efficace ... Nel corso di un paio di mesi, [che] ha provocato un piccolo deambulatore. Avevamo un camminatore blu e uno rosso, ed erano piccoli, quasi come robot a forma di stick fatti di normali servi per hobby e cose del genere. Ma quando li hai visti muoversi, era molto espressivo." Puoi vedere uno di questi camminatori nel nostro video Pleo.
Il passo successivo è stato quello di prendere l'idea di base di un robot ambulante e trasformarlo in un dinosauro ambulante. Per fare questo ha coinvolto un team di esperti, e non solo esperti di robotica. "Molte delle cose di cui abbiamo bisogno sono molto, molto specializzato, " Dice Sosoka. "Abbiamo una sorta di famiglia allargata di appaltatori ... dobbiamo far volare persone diverse [in] da luoghi diversi per farlo". Il team che lavora su Pleo potrebbe cambiare di giorno in giorno. "Abbiamo speciali Talenti dell'intelligenza artificiale e dei sensori e ogni genere di cose... Non sai esattamente che tipo di persone incontrerai quando sarai là fuori."
Molti di questi esperti hanno lavorato per rendere Pleo un aspetto e un suono reali. Sosaka spiega:
A seconda di quando ti presenti al laboratorio, potresti vedere una sessione di registrazione quando stiamo facendo le voci per Pleo ... poi abbiamo il nostro ingegnere di registrazione che lavora con loro ... poi ci sono persone come lo scultore che quando abbiamo avuto l'idea di base di [quale] dinosauro .. Una volta che abbiamo l'idea di quale dinosauro volevamo rappresentare, avevamo uno scultore che lavorava su tutti i tipi di sculture di dinosauri alle fosse di catrame di La Brea e alle ricostruzioni storiche... stava cercando dei modi per renderlo più realistico.Lo scultore ha creato la struttura fisica e la forma della pelle termoplastica di Pleo. "Ha fatto tutti questi piccoli modelli per far risaltare le piccole protuberanze sulla pelle, ha fatto tutti questi diversi pezzi di cartamodello, " Dice Sosoka. Un altro esperto ha creato i modelli di colore sul corpo di Pleo. "Un'altra persona che abbiamo avuto è un mago della pittura per effetti speciali, "Spiega Sosaka.
Le qualità realistiche di Pleo derivano anche dal modo in cui si muove. Vedremo l'ispirazione per il comportamento di Pleo in seguito.
serviUn servomotore, o servo, è un piccolo, motore elettrico autonomo che include ingranaggi, circuiti e un albero di uscita. Sono spesso usati in piccoli robot e aeromodelli.
Pleo è un po' più giocoso di quanto probabilmente sarebbe stato un vero Camarasaurus. Foto per gentile concessione di Ugobe Pleo ha un sacco di programmi che controllano i suoi movimenti. Può anche combinare movimenti programmati per creare nuovi movimenti basati sul suo ambiente. Quel modo, può sembrare che abbia un intento o uno scopo per le sue azioni e per esprimere emozioni. Ma queste azioni non riflettono necessariamente ciò che farebbe un vero Camarasaurus. "Il nostro obiettivo con Pleo non è essere un modello... di quel Camarasaurus, ma volevamo essere il più scientificamente accurati possibile, "dice Sosoka.
Quindi il team di Ugobe ha lavorato con i paleontologi, zoologi e altri specialisti per creare una base realistica per il comportamento di Pleo e allo stesso tempo rendere il dinosauro più simpatico e giocoso. "[Caleb Chung] ha lavorato con alcuni scienziati per cercare di capire di più su questa creatura e su come vivevano e come ... si muovevano e idee su come avrebbero potuto sembrare e cose del genere." A quella ricerca, il team ha aggiunto le qualità che le persone potrebbero apprezzare in un animale domestico. "A volte il personaggio è più simile a un cane che a un dinosauro, "dice Sosaka, "Abbiamo spruzzato un po' più di carattere lì, ma ovunque abbiamo potuto abbiamo cercato di andare con la scienza e la nostra comprensione di quell'animale."
Che si comporti come un dinosauro o un cane, Il comportamento di Pleo deriva dall'intelligenza artificiale. Sosaka spiega. "Abbiamo un po' di memoria, un po' come nell'IA classica, come un perceptron o un piccolo neurone. E in base a ciò che accade nel mondo di Pleo [i valori nella sua memoria] cambiano".
Questi valori mutevoli consentono a Pleos diversi di comportarsi in modo diverso, a seconda del loro ambiente. Sosaka continua:
La selezione di ciò che Pleo farà si basa su modelli animali presi dal campo. [Possiamo] modellare digitalmente alcuni di questi processi, ed è così che otteniamo alcuni dei comportamenti di apprendimento anonimi e semplici che Pleo può esibire. Quindi, a seconda di ciò che sperimenta Pleo, che Pleo farà scelte diverse nel modo in cui risponderà agli stimoli in futuro. Quindi se il Pleo ... viene sempre abusato o se è un ambiente in cui accadono molte cose spaventose, poi diventerà meno attivo, sarà più difficile farlo eccitare e cose del genere. D'altra parte, se hai un Pleo con cui viene suonato molto, allora sai che quando suonerai con lui sarà molto più espressivo e felice ... [Potrebbe] ululare o cantare.Queste modifiche al comportamento di Pleo non sono necessariamente permanenti. Come spiega Sosoka, "Nel nostro progetto, Pleo non può davvero essere completamente cresciuto. Comincia molto giovane, dove riesce a malapena a sapere dove lo stai toccando, e inizia a capire il suo corpo e poi a muoversi. Pleo non supera la tarda adolescenza, quindi non ha davvero quel set a modo suo... è ancora di plastica in quel modo. È ancora in grado di cambiare".
Insieme ai suoni di Pleo, che vengono riprodotti attraverso due altoparlanti nel suo corpo, questi movimenti aiutano Pleo a trasmettere l'apparenza delle emozioni, dalla fame alla gioia. Prossimo, esamineremo alcune delle specifiche per far sì che Pleo si muova in modo espressivo.
Imparare ad imparareAlcune di queste capacità di apprendimento sono ancora all'orizzonte. Ugobe prevede di rilasciare un aggiornamento scaricabile alla programmazione di Pleo che aggiornerà le sue capacità di apprendimento nel corso del 2008.
La rete sensoriale di Pleo Foto per gentile concessione di Ugobe Ci vogliono 14 motori per controllare i movimenti di Pleo. Ma Pleo deve fare di più che andare in giro senza meta. I suoi movimenti devono essere mirati, e deve rispondere a persone e oggetti. Perché ciò accada, Pleo ha bisogno di sensori, molti sensori.
Alcuni di questi sensori sono sensori tattili. "Non volevamo che ti sentissi come se stessi trovando un sensore o premendo un pulsante o qualcosa del genere, "Sosoka spiega, "quindi una delle cose che abbiamo fatto è stata inserire otto sensori capacitivi in ... sensori tattili capacitivi come a volte [sono] sulle luci ... o sul tuo iPod." Trovare un modo per utilizzare questi sensori è stata una sfida. "Se stai facendo snowboard vai a premere il tuo iPod attraverso i guanti, non funziona perché non è la pressione a farlo. In realtà è l'accoppiamento elettrico con l'acqua nel tuo corpo".
Ciò significava che la pelle di Pleo, sebbene completamente necessaria per farlo sembrare reale, poteva intralciare i sensori. Sosaka dice:
L'idea era di provare a sintonizzarli in modo da poter essere a un pelo dalla pelle di Pleo, e rileverebbe il tuo tocco quasi come se avesse dei piccoli peli o qualcosa del genere... Beh, si scopre che è davvero facile far funzionare sensori capacitivi su qualcosa come un iPod o una lampada, ma è molto difficile usare sensori capacitivi su qualcosa sotto una pelle che si muove e si deforma mentre si muove, [e] con i motori ovunque, con tutte queste interferenze elettriche... quindi alla fine ci è voluto molto tempo per risolvere i problemi di interferenza.Questi sensori capacitivi sembrano sottili, strisce di metallo. Si trovano sulle gambe di Pleo, Indietro, spalla, testa e sotto il mento. Oltre a questi sensori sono:
Interpretare e rispondere a tutti questi input richiede una rete di processori e circuiti. Nella pagina successiva, vedremo come Pleo gestisce tutti questi dati.
Sensori e circuiti interni di Pleo Foto per gentile concessione di Ugobe Far eseguire a Pleo movimenti e suoni mirati inizia con l'elaborazione di tutti gli input che riceve. Gli otto sensori tattili sono una grande fonte di informazioni. Sosaka spiega, "Ognuno dei [sensori tattili] ha un'elaborazione dedicata che può eseguire all'interno di un chip dedicato."
Un processore separato nella testa di Pleo gestisce l'input dall'area intorno a quella parte del suo corpo. Sosoka descrive la potenza di elaborazione che si trova lì:
È un microprocessore ARM7 a 32 bit, ed è molto potente ed è molto veloce... Quel processore è responsabile della gestione del suono in ingresso attraverso i due microfoni di Pleo per l'udito binaurale. [Gestisce anche] la comunicazione a infrarossi e il rilevamento di oggetti a infrarossi e per il sensore CMOS, la fotocamera che rileva ... c'è un interruttore fotografico nella sua bocca, quindi quando mettiamo qualcosa in bocca ... è opaco [alla luce infrarossa] Pleo può percepire che è lì. Quel processore gestisce anche i due sensori tattili che si trovano proprio sotto il suo mento e sopra la sua testa. Testa di Pleo La testa leggermente sovradimensionata di Pleo non è solo per motivi di apparenza. Oltre a tutti i sensori e alla potenza di elaborazione ivi immagazzinati, la testa contiene un motore e un riduttore per controllare gli occhi e la bocca.
Altri processori aiutano a trasformare tutto questo input in movimento. Sosaka spiega:
Ci sono quattro piccoli, microprocessori a 8 bit, e quelli... servono per controllare i motori. Quindi prendono la descrizione del movimento di alto livello, una specie di formato vettoriale per il movimento, e poi lo trasformano nel movimento effettivo che ha Pleo. Lo fanno attraverso l'uso di un sistema di servomotori ... fanno alcune altre faccende domestiche, ma sono principalmente in esecuzione i 14 motori.L'ultimo microprocessore di Pleo, un altro processore ARM7 a 23 bit, governa le connessioni di Pleo ai dati del computer dal mondo esterno. "Gestisce la scheda SD, gestisce l'USB, gestisce i dati flash, " Dice Sosoka. Questo processore funge anche da cervello generale di Pleo. "Gestisce il parlare alla testa, parlando con i controllori del motore, si occupa di tutte le altre cose che stanno succedendo lì dentro. È lì che esistono la personalità e il comportamento di Pleo".
Nella pagina successiva, vedremo come il corpo di Pleo esegue queste istruzioni, ed esploreremo alcune delle sfide che il team di sviluppo ha scoperto lavorando sulla struttura fisica di Pleo.
Come la maggior parte dei robot di consumo, Pleo funziona a batterie. Queste batterie all'idruro metallico di nichel (NiMH) sono rigide, e occupano molto spazio, quindi devono andare nella parte più grande del corpo di Pleo:il suo addome. Ciò ha reso il movimento realistico una sfida. Sosaka spiega:
Quando cammini dietro al tuo cane, stanno facendo come questa curva a S. Stanno ondeggiando avanti e indietro, ed è davvero avvincente potersi muovere in quel modo. Quando metti un perno proprio nel mezzo [di un robot], perdi questo meraviglioso spazio grande dove potresti mettere tutte le tue tavole, le batterie e tutto il resto.Il risultato è stato un pacco batteria rimovibile che non ha interferito con il perno al centro della schiena di Pleo. Il pacco batteria utilizza batterie all'idruro di nichel metallico (NiMH) e ha un tempo di ricarica di quattro ore per un'ora di durata della batteria.
Un'altra sfida è stata la coda di Pleo, che è fondamentale per la comparsa delle emozioni. Il trucco era rendere la coda mobile mentre la rendeva robusta. Sosoka descrive il movimento della coda:
Quindi ci sono forti fili di acciaio, come una piccola marionetta. Controllano la coda. [Ci sono] quattro fili, e quelle orizzontali si contrappongono e quelle verticali. Puoi fare qualsiasi combinazione e arricciare la coda. Quindi quei fili sono piuttosto resistenti ... Immagina un pezzo di nylon che scorre all'interno di tutte le vertebre. L'abbiamo catturato ad entrambe le estremità in modo che potesse assorbire parte della tensione.I motori muovono questi fili in risposta alle istruzioni dei suoi processori. I motori muovono anche la testa di Pleo, collo e gambe. Le frizioni e i sensori di feedback della forza nelle sue gambe aiutano a proteggere i suoi componenti e forniscono risposte agli ostacoli che incontra. "Pleo ha le frizioni in tutti i suoi motori in modo che se atterra in piedi, i suoi piedi possono dare un po'. Non trasmettono tutta la pressione. Quelle grinfie permettono anche a Pleo di sapere che stai scherzando con [la sua gamba], e poi può gridare o zoppicare, "dice Sosaka.
Fuori dalla scatola, un Pleo ha la capacità di esplorare e imparare dal suo ambiente. Ma Pleo ha anche la possibilità di essere programmato e personalizzato. Vedremo come funziona nella pagina successiva.
Maneggiare con curaLa forma e la pelle di Pleo aiutano anche a renderlo più robusto. "Molti pannelli della carrozzeria sono curvi e hanno queste belle curve ad alto raggio, e quelli tendono ad essere molto più forti quando li colpisci, " dice Sosoka. Anche la pelle di Pleo è relativamente spessa e spugnosa, quindi aiuta ad attutire Pleo se cade.
Pleo gioca con una foglia di addestramento. In una futura versione Pleo, le persone potrebbero essere in grado di utilizzare la foglia di addestramento per insegnare i trucchi di Pleo. Foto per gentile concessione di Ugobe L'intelligenza artificiale di Pleo funziona nel contesto del suo sistema operativo, Sistema operativo vita. Grazie alle capacità di Life OS, alcune delle quali verranno implementate in un aggiornamento del software Pleo, le persone hanno l'opportunità di cambiare il modo in cui Pleo suona e si comporta. L'obiettivo generale, secondo Sosaka, è "consentire a molte persone di implementare la propria visione e i propri sogni ... una delle cose su cui trascorriamo molto tempo è solo trovare modi per rendere più facile per le persone esprimere la loro idea di come dovrebbe agire una creatura come Pleo o creare le proprie esperienze intorno ad esso."
L'idea di base è che gli educatori, artisti e hobbisti potrebbero personalizzare Pleo utilizzando un dispositivo di memoria digitale noto come scheda SD. Con una scheda SD e un lettore di schede, potresti creare programmi e suoni e trasferirli da un computer a un Pleo. Sosaka dice:
Pleo ha molti suoni che può produrre in risposta a diverse attività... Sono comandi sonori che possono trasformarsi in molti suoni diversi. [Questi comandi hanno] ID, e quindi una delle cose che facciamo è che ti permettiamo di registrare un file WAV sul tuo computer e nominarlo come è giusto... [e salvarlo come] il giusto tipo di file. E poi se metti quel file su una scheda SD e lo colleghi a Pleo, il tuo Pleo si comporterà esattamente come prima, tranne che ogni volta che normalmente [sentiresti] il suono originale di Pleo, Pleo riprodurrà qualunque file WAV sia. Quindi, quando Pleo fa il suo (emette il suono di un dinosauro) per attirare la tua attenzione o cerca di convincerti a dargli da mangiare o qualcosa del genere, puoi registrare qualcosa di completamente diverso... [qualunque cosa] volevi fare. "Voglio un hamburger, " o "prendimi un croissant".
Un altro metodo di personalizzazione imminente per Pleo prevede la scrittura di un semplice programma per computer e il salvataggio su una scheda SD. Usando il linguaggio di scripting Pawn, che è come una versione più semplice del linguaggio di programmazione C, le persone saranno in grado di creare i propri controlli Pleo. Queste abilità faranno parte del kit per sviluppatori Pleo (PDK).
Molte di queste abilità arriveranno come aggiornamenti del firmware ai Pleos esistenti. Gli utenti potranno scaricare gli aggiornamenti dal sito Pleo e trasferirli sul proprio Pleo utilizzando una connessione USB. Questi aggiornamenti verranno trasferiti direttamente nella memoria di Pleo, ma le modifiche dell'utente, come nuovi programmi e suoni, verrà riprodotto da schede SD.
Questi fanno tutti parte del futuro di Pleo e del futuro di Ugobe. L'azienda non ha rivelato il suo prossimo progetto di robotica, ma secondo Sosoka, "Sarà molto diverso da Pleo... Pleo ha un grande spazio che possiamo esplorare e che gli utenti finali possono esplorare, e quindi possiamo lasciare che quello spazio maturi. Faremo qualcosa con la prossima forma di vita che sarà in uno spazio molto diverso".
Pleo contro FurbyDal momento che Pleo e Furby hanno alcuni elementi simili e condividono un co-creatore, Caleb Chung, è difficile parlare di uno senza menzionare l'altro. Pleo è significativamente più avanzato di Furby. Furby aveva un controller a 8 bit:Pleo ne usa quattro solo per il controllo del motore.
Grazie a Giovanni Sosoka , direttore tecnico di Ugobe, e Julia Stemerman di SHIFT Communications per la loro preziosa assistenza con questo articolo.
