สถาบันวิจัยโตโยต้าเปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่ หุ่นยนต์มนุษย์นิ่มมาแล้ว!

หุ่นยนต์ที่มีรูปร่างเหมือนมนุษย์ได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในช่วงปีที่ผ่านมา โดยมีบริษัทต่างๆ มากมายที่เตรียมเปิดตัวผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างเหมือนมนุษย์ของตนเอง หุ่นยนต์ส่วนใหญ่มีรูปร่างเหมือนมนุษย์ทั่วไป โดยใช้แขนและกรงเล็บในการจับสิ่งของ และใช้ขาที่แข็งเป็นวิธีการเดินเท้า

แต่เมื่อไม่นานมานี้ สถาบันวิจัยโตโยต้าของญี่ปุ่น (TRI) ได้เปิดตัวหุ่นยนต์ตัวใหม่ชื่อว่า Punyo และแสดงความหวังว่า Punyo จะช่วยผลักดันหุ่นยนต์ที่มีรูปร่างเหมือนมนุษย์ให้ก้าวหน้าไป

Punyo เป็นนวัตกรรมใหม่ด้านแนวคิดการออกแบบและวิธีการควบคุมหุ่นยนต์ โดยหุ่นยนต์ตัวนี้ไม่มีขา และจนถึงขณะนี้ ทีม TRI ก็ได้พัฒนาส่วนลำตัวของหุ่นยนต์และพัฒนาทักษะการควบคุมหุ่นยนต์อยู่

แนวคิดการออกแบบ: ตอบสนองชีวิตประจำวันของมนุษย์

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ใช้ในโรงงาน การประกอบ และงานอื่นๆ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและลดความเข้มข้นของแรงงาน ในอนาคต หุ่นยนต์บริการอาจเข้ามาในบ้านมากขึ้น โดยตอบสนองความต้องการในชีวิตประจำวันของคนทั่วไปโดยตรง

นักวิจัยจาก TRI กล่าวว่าเป้าหมายของ Punyo คือการเป็นหุ่นยนต์ที่ "ช่วยให้ผู้คนทำงานประจำวันทั้งที่บ้านและที่อื่นๆ ให้เสร็จสิ้น"

แนวคิดการออกแบบนี้กำหนดว่า Punyo ต้องมีความยืดหยุ่น นุ่มนวล และปลอดภัย เนื่องจากในการเข้าสู่สภาพแวดล้อมภายในบ้านที่ซับซ้อนและเปลี่ยนแปลงได้ ไม่สามารถใช้แขนกลที่แข็งและแข็งกระด้างอย่างหุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมได้ มิฉะนั้น จะทำให้ผู้คนรู้สึกถึงอันตรายและทำให้ไม่สามารถทำภารกิจต่างๆ ในชีวิตประจำวันให้เสร็จสิ้นได้ ซึ่งค่อนข้างคล้ายกับแนวคิดการออกแบบหุ่นยนต์ Pepper ของ SoftBank ซึ่งเน้นที่วิธีการทำให้หุ่นยนต์มีความเป็นหนึ่งเดียวกับชีวิตมนุษย์มากขึ้น

แอปพลิเคชันที่เน้นการบริการยังต้องการให้ Punyo เรียนรู้ทักษะต่างๆ ในชีวิตประจำวัน ไม่ใช่แค่การทำงานเพียงครั้งเดียวในสายการประกอบของโรงงาน ซึ่งจำเป็นต้องให้หุ่นยนต์มีความสามารถในการเรียนรู้ที่แข็งแกร่งและเชี่ยวชาญวิธีการทำงานของงานประจำวันต่างๆ โดยการสังเกตและเลียนแบบการสาธิตของมนุษย์

สำหรับหุ่นยนต์ที่มีรูปร่างเหมือนมนุษย์ การจัดการโดยใช้ร่างกายทั้งหมดถือเป็นเรื่องยุ่งยาก เนื่องจากความสมดุลเป็นสิ่งที่ท้าทาย อย่างไรก็ตาม นักวิจัยของ TRI ได้ออกแบบหุ่นยนต์ให้ทำแบบนั้นได้

Andrew Beaulieu หนึ่งในหัวหน้าฝ่ายเทคนิคด้านการเคลื่อนไหวร่างกายทั้งหมดของ TRI กล่าวเสริมว่า "Punyo มีลักษณะการทำงานที่แตกต่างออกไป โดยสามารถเคลื่อนไหวร่างกายได้มากกว่าการกดด้วยมือที่เหยียดออกเพียงอย่างเดียว ความนุ่มนวล ความไวต่อการสัมผัส และความสามารถในการสัมผัสจำนวนมากช่วยให้เคลื่อนไหววัตถุได้ดีขึ้น"

ตัวนิ่มและตัวแข็ง

เพื่อให้ได้การออกแบบหุ่นยนต์ที่ยืดหยุ่นและนุ่มนวล TRI จึงได้นำการออกแบบแขนกลที่ผสมผสานระหว่างความแข็งและความนุ่มนวลมาใช้ มือ แขน และหน้าอกของ Punyo หุ้มด้วยวัสดุที่ยืดหยุ่นได้และเซ็นเซอร์สัมผัสที่ตรวจจับการสัมผัสจากภายนอกได้ และวัสดุที่อ่อนนุ่มช่วยให้ร่างกายของหุ่นยนต์สามารถปรับตัวให้เข้ากับวัตถุที่กำลังถืออยู่ได้

นี่คือแนวคิดการออกแบบทั่วไปสำหรับหุ่นยนต์อ่อนหลายรุ่นในปัจจุบัน

ในเวลาเดียวกัน ภายใต้เปลือกอ่อน Punyo ยังคงใช้แขนกล "แข็ง" สองตัวเป็นโครงรองรับ รวมถึงโครงลำตัวและตัวกระตุ้นเอวเพื่อรองรับกลไกและควบคุมได้อย่างแม่นยำ การผสมผสานระหว่างการออกแบบแบบแข็งและแบบอ่อนนี้ผสมผสานข้อดีเชิงกลของหุ่นยนต์แบบดั้งเดิมเข้ากับลักษณะอ่อนของหุ่นยนต์แบบอ่อน

โดยเฉพาะอย่างยิ่งถุงลมนิรภัยที่แขนของ Punyo สามารถปรับแรงดันภายในให้แข็งหรืออ่อนลงได้ตามต้องการ ในขณะที่ยังคงรักษาความแข็งแกร่งเชิงกลไว้ได้ในระดับหนึ่ง แต่ยังให้ความคล่องตัวประมาณ 5 ซม. "กรงเล็บ" ยังใช้การออกแบบถุงลมนิรภัยลาเท็กซ์ที่มีแรงเสียดทานสูง กล้องในฝ่ามือสามารถรับรู้ขนาดของแรงภายนอกได้โดยการสังเกตการเสียดสีของพื้นผิวของถุงลมนิรภัย แขนทั้งหมดสามารถงอและหมุนได้ และถุงลมนิรภัยเชื่อมต่อถึงกัน ซึ่งช่วยให้ส่งแรงได้อย่างราบรื่นและป้องกันไม่ให้หุ่นยนต์ "หักแขน"

ความสามารถในการเรียนรู้ที่แข็งแกร่ง

เพื่อปรับตัวให้เข้ากับงานที่เปลี่ยนแปลงไปในสภาพแวดล้อมที่บ้าน ปุนโยจะต้องมีความสามารถในการเรียนรู้ที่แข็งแกร่ง

ตามที่ทีม TRI ระบุ Punyo ได้เรียนรู้เกี่ยวกับนโยบายที่เน้นการติดต่อโดยใช้สองวิธี ได้แก่ กลยุทธ์การแพร่กระจายและการเรียนรู้การเสริมแรงแบบมีตัวอย่างนำทาง TRI ได้ประกาศแนวทางเกี่ยวกับนโยบายการแพร่กระจายเมื่อปีที่แล้ว โดยใช้แนวทางนี้ หุ่นยนต์จะใช้การสาธิตโดยมนุษย์เพื่อเรียนรู้กลยุทธ์การรับสัมผัสและการเคลื่อนไหวที่แข็งแกร่งสำหรับงานที่ยากต่อการสร้างแบบจำลอง

การเรียนรู้การเสริมแรงแบบมีตัวอย่างเป็นแนวทางที่ต้องมีการสร้างแบบจำลองงานในการจำลองและแนะนำการสำรวจของหุ่นยนต์ผ่านการสาธิตชุดเล็ก TRI กล่าวว่าใช้การเรียนรู้นี้เพื่อนำกลยุทธ์การทำงานที่มั่นคงไปใช้กับงานที่สามารถสร้างแบบจำลองในการจำลองได้

เมื่อหุ่นยนต์สามารถเห็นงานเหล่านี้ที่สาธิตให้เห็น หุ่นยนต์จะเรียนรู้ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้ ทีม TRI ยังได้รับพื้นที่มากขึ้นในการกำหนดรูปแบบการเคลื่อนไหวที่หุ่นยนต์ใช้ในการทำงานให้สำเร็จ

ทีมงานได้ใช้การเคลื่อนไหวเชิงต่อต้าน (AMP) ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้เพื่อสร้างตัวละครแอนิเมชั่นคอมพิวเตอร์ เพื่อรวมการเลียนแบบการเคลื่อนไหวของมนุษย์เข้าในกระบวนการเสริมแรง

การเรียนรู้แบบเสริมแรงต้องใช้ทีมงานสร้างแบบจำลองงานในการจำลองสถานการณ์เพื่อการฝึกอบรม เพื่อดำเนินการนี้ TRI จึงใช้เครื่องมือวางแผนตามแบบจำลองสำหรับการสาธิตแทนการปฏิบัติการระยะไกล เรียกกระบวนการนี้ว่า "การเรียนรู้แบบเสริมแรงที่มีการวางแผนนำทาง"

TRI อ้างว่าการใช้เครื่องมือวางแผนสามารถทำให้ภารกิจระยะไกลที่ยากต่อการดำเนินการจากระยะไกลเป็นไปได้ นอกจากนี้ ทีมงานยังสามารถสร้างการสาธิตได้โดยอัตโนมัติหลายรายการ ซึ่งช่วยลดการพึ่งพาข้อมูลจากมนุษย์ในกระบวนการทำงาน ซึ่งทำให้ TRI เข้าใกล้การเพิ่มจำนวนงานที่ Punyo สามารถจัดการได้

แม้ว่าหุ่นยนต์บริการซอฟต์แวร์ Punyo จะยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นและยังต้องปรับปรุงประสิทธิภาพในทุกๆ ด้าน แต่แนวโน้มในการใช้งานยังคงกว้าง และแนวคิดการออกแบบและเส้นทางทางเทคนิคของ Punyo ยังให้แนวคิดใหม่ๆ แก่ภาคอุตสาหกรรมอีกด้วย