Pleo:En robot Camarasaurus Foto med tillstånd av Ugobe Med John Sosokas ord, teknisk chef för Ugobe, många av dagens konsumentrobotar har "verkligen firat att vara en robot ... om du tittar på Roboraptor eller Sony AIBO, det coola med dem [är] att de [är] en robot. "Sedan finns det Pleo, Ugobes nya robotiska livsform. Pleo firar att vara en dinosaurie.
Istället för att ha en boxig kropp och lemmar med synliga leder, Pleo liknar en baby Camarasaurus. Camarasaurus var en sauropod , eller en stor, växtätande, fyrbenta dinosaurier. Camarasaurus levde för cirka 150 miljoner år sedan i det som nu är Nordamerika och Europa. De kan bli mer än 18 meter långa och väga cirka 40, 000 pund (18 ton). Men bebisar av arten, som kläcktes från ägg, var små - ungefär lika stora som Pleo.
Till skillnad från riktiga dinosaurier, Pleo har inte riktigt ett kön. "Det är inte nödvändigtvis en han, [men "han"] är bara lätt för mig, "säger Sosoka. För konsekvens, vi antar att Pleo är man, för. Under de första fem till tio minuterna av sitt liv, Pleo fungerar som en kläckning, öppnar långsamt ögonen och vänjer sig vid ljuset. Sedan, i 30 till 45 minuter, han är ett spädbarn, långsamt och trevande utforska och vänja sig vid världen omkring honom. Efter det, han är ung. Han betar, promenader, nosar, spelar och vickar. Han utforskar världen, svarar på människor och andra Pleos, och interagerar med sin omgivning.
Det krävs mer än bara ett realistiskt lager av konstgjord hud för att få denna process att verka verklighetstrogen istället för robotisk. Och medan Pleo har många av samma komponenter som andra robotar gör, de arbetar tillsammans med ett något annorlunda syfte - att skapa en illusion av liv. Istället för att bara skapa en funktionell robot, de skapar en övertygande representation av en baby dinosaurie.
I den här artikeln, vi ska utforska tekniken bakom Pleo. Vi börjar med en titt på hur Pleo blev och varför han ser ut som en Camarasaurus istället för en T. Rex eller Utahraptor.
Känslig hudUgobe har noterat att färgen på Pleos hud kan börja avta vid användning. Företaget föreslår ett par knep för att skydda Pleos pigment. En är att applicera lite babypulver - det minskar friktionen. En annan är att klappa Pleo försiktigt med handen, inte med dina naglar.
Innehåll
Camarasaurus:fyra ben, en lång nacke, Foto med tillstånd av Ugobe Idén till en baby dinosaurie kom från Caleb Chung, meduppfinnare av Furby och en av uppfinnarna bakom Pleo. "[Chung hade] skapat massor av ... andra typer av produkter, och han hade alltid velat göra en dinosaurie, "Sosoka säger. Nästa steg var att bestämma dinosauriens art." Vi ville göra en fyrdubbla eftersom de är mer stabila, "Förklarar Sosoka.
Förutom att vara stabil, Pleo behövde vara uttrycksfull. Sosoka fortsätter:
Förmågan att uttrycka och interagera känslomässigt var en av de viktigaste sakerna vi ville göra. För att kunna göra det, vi behövde ha några funktioner i dinosaurien ... som skulle göra det lätt för människor att se känslor. Den enda stora är en svans ... Om en hund [har] en svans, du kan bara se, svansen går upp när de är upphetsade, det går ner mellan benen när de är rädda ... [om] de är osäkra då vickar det riktigt långsamt, och sedan bestämmer de "Åh ja, det är okej! "då vimlar det.
Svansen var inte den enda anledningen till att designers valde att skapa en Camarasaurus. "Den har en relativt lång nacke. Många dinosaurier har inte riktigt långa halsar, "säger Sosoka." Och så hade den ett ganska stort huvud. Pleos huvud är större ... och det är inte helt enkelt skalat för det finns många saker att lägga i det ... men kombinationen av att vilja ha svansen, har ett bra huvud, en lång nacke, de fyrdubblade, ledde oss till just den dinosaurien. "
Det fanns också gott om forskningsmaterial om Camarasaurus. De var rikliga i Nordamerika, så det finns massor av Camarasaurus -fossiler, inklusive spädbarn och unga fossiler. "Vi kunde se att detta skulle vara den faktiska storleken djuret skulle ha någonstans runt två veckor gammalt, "Sosoka säger." Så de kommer ur det här stora, runt ägg ... då växer de förstås till att bli enorma, denna gigantiska sak. Så genom att välja detta och välja den här storleken, det är den verkliga storleken som en av dessa skulle vara om du kunde ha en lucka och springa runt ditt bord eller vardagsrum. "
När utvecklarna bestämde sig för en art, nästa steg var att utveckla en prototyp. Vi kommer att titta på hur Pleo gick från idé till verklighet i nästa avsnitt.
Förhistoriska konsumentrobotarRobotar för hemmabruk kan verka nya eller till och med futuristiska, men köpt i butik, programmerbara robotar har funnits ett tag. Till exempel, på 1980 -talet, det fanns robotar som kallas Omnibot och Robie Sr. Du kan programmera dessa robotar med en fjärrkontroll - robotarna lagrade programmen på kassettband. Några av dagens robotar, inklusive Robosapien och Robosapien V2, är också programmerbara med en fjärrkontroll, men de lagrar information om digitalt minne.
En tidigare version av Pleo - Foto med tillstånd av Ugobe Det krävs mycket för att komma från idén om en dinosaurie till en vandringsmodell, särskilt när målet är att modellen ska vara särskilt verklighetstrogen. "Den första idén ... var en idé om hur vi kunde skapa mycket mer naturlig och karaktärsbaserad animering, "Sosoka säger." Vi arbetade med att utveckla en prototyp för att se om denna idé verkligen skulle vara effektiv ... Under ett par månader, [det] resulterade i en liten rollator. Vi hade en blå rullator och röd rullator, och de var små, nästan som stickfigurrobotar gjorda av vanliga hobbyservos och sånt. Men när du såg dem röra sig, det var väldigt uttrycksfullt. "Du kan se en av dessa vandrare i vår Pleo -video.
Nästa steg var att ta den grundläggande idén om en gångrobot och förvandla den till en gående dinosaurie. Att göra detta involverade ett team av experter, och inte bara experter på robotik. "Många av de saker vi behöver är mycket, mycket specialiserade, "Sosoka säger." Vi har en slags utökad familj av entreprenörer ... vi måste flyga olika människor [in] från olika platser för att göra det. "Teamet som arbetar på Pleo kan förändras från dag till dag." Vi har speciella AI -talanger och sensortalanger och alla möjliga saker ... Du vet inte exakt vilken typ av människor du kommer att stöta på när du är där ute. "
Många av dessa experter arbetade för att få Pleo att se ut och låta verklig. Sosoka förklarar:
Beroende på när du dyker upp på labbet, du kanske ser en omkodningssession när vi gör röster för Pleo ... då har vi vår inspelningsingenjör som arbetar med dem ... så finns det människor som skulptören som när vi fick grundtanken om [vilken] dinosaurie .. .När vi har uppfattningen om vilken dinosaurie vi ville representera, vi hade en skulptör som arbetar med alla slags dinosaurieskulpturer vid La Brea -tjärgroparna och historiska rekreationer ... han letade efter sätt att göra detta mer realistiskt.Skulptören skapade den fysiska strukturen och formen på Pleos termoplastiska hud. "Han gjorde alla dessa små mönster för att få fram de små stötarna på huden, han gjorde alla dessa olika mönsterbitar, "Sosoka säger. En annan expert skapade färgmönstren på Pleos kropp." En annan person vi hade är en specialeffektfärgguide, "Förklarar Sosoka.
Pleos verklighetstrogna egenskaper kommer också från hur han rör sig. Vi kommer att titta på inspirationen för Pleos beteende härnäst.
ServosEn servomotor, eller servo, är en liten, fristående elmotor som inkluderar växlar, kretsar och en utgående axel. De används ofta i små robotar och modellflygplan.
Pleo är lite mer lekfull än vad en riktig Camarasaurus förmodligen skulle ha varit. Foto med tillstånd av Ugobe Pleo har mycket programmering som styr hans rörelser. Han kan också kombinera programmerade rörelser för att skapa nya rörelser utifrån sin miljö. På det sättet, han kan verka ha en avsikt eller ett syfte med sina handlingar och uttrycka känslor. Men dessa handlingar återspeglar inte nödvändigtvis vad en riktig Camarasaurus skulle göra. "Vårt mål med Pleo är inte att vara en förebild ... av Camarasaurus, men vi ville vara så vetenskapligt noggranna som vi kunde, säger Sosoka.
Så Ugobe -teamet arbetade med paleontologer, zoologer och andra specialister för att skapa en realistisk grund för Pleos beteende samtidigt som dinosauren blir mer personlig och lekfull. "[Caleb Chung] arbetade med några forskare för att försöka förstå mer om denna varelse och hur de levde och hur de ... rörde sig och idéer om hur de kan ha lät ut och liknande saker." Till den forskningen, laget lade till de egenskaper som människor kanske gillar i ett husdjur. "Ibland är karaktären mer som en hund än en dinosaurie, "säger Sosoka, "Vi sprinklade in lite mer karaktär där, men var vi än kunde försökte vi gå med vetenskapen och vår förståelse av det djuret. "
Oavsett om det fungerar som en dinosaurie eller en hund, Pleos beteende kommer från artificiell intelligens. Sosoka förklarar. "Vi har lite minne, ungefär som i klassisk AI, som en perceptron eller en liten neuron. Och baserat på vad som händer i Pleos värld [värdena i hans minne] förändras. "
Dessa förändrade värden gör att olika Pleos kan bete sig annorlunda, beroende på deras miljö. Sosoka fortsätter:
Valet av vad Pleo ska göra är baserat på djurmodeller hämtade från fältet. [Vi kan] modellera några av dessa processer digitalt, och det är så vi får några av de antonyma och enkla inlärningsbeteenden som Pleo kan uppvisa. Så beroende på vad Pleo upplever, att Pleo kommer att göra olika val i hur han reagerar på stimuli i framtiden. Så om Pleon ... alltid missbrukas eller om han är en miljö där det händer många skrämmande saker, då blir han mindre aktiv, det blir svårare att få honom upphetsad och sånt. Å andra sidan, om du har en Pleo som spelas med mycket så vet du att när du spelar med honom kommer han att bli mycket mer uttrycksfull och glad ... [Han kanske] ylar eller sjunger.Dessa förändringar av Pleos beteende är inte nödvändigtvis permanenta. Som Sosoka förklarar, "I vår design, Pleo får inte riktigt vara vuxen. Han börjar riktigt ung, där han knappt kan veta var du rör honom, och han börjar förstå sin kropp och rör sig sedan. Pleo kommer inte förbi den sena tonåren, så han får inte riktigt den uppsättningen på hans sätt ... han är fortfarande plast på det sättet. Han kan fortfarande förändras. "
Tillsammans med Pleos ljud, som spelas genom två högtalare i hans kropp, dessa rörelser hjälper Pleo att förmedla känslor, från hunger till glädje. Nästa, vi kommer att titta på några av detaljerna för att få Pleo att röra sig uttryckligen.
Lära sig för att läraNågra av dessa inlärningsförmågor finns fortfarande i horisonten. Ugobe planerar att släppa en nedladdningsbar uppdatering till Pleos programmering som kommer att uppgradera hans inlärningsförmåga någon gång under 2008.
Pleos sensoriska nätverk Foto med tillstånd av Ugobe Det krävs 14 motorer för att styra Pleos rörelser. Men Pleo måste göra mer än att bara gå runt mållöst. Hans rörelser måste vara målmedvetna, och han måste svara på människor och föremål. För att detta ska hända, Pleo behöver sensorer - massor av sensorer.
Några av dessa sensorer är beröringssensorer. "Vi ville inte att du skulle känna att du hittade en sensor eller tryckte på en knapp eller något, "Sosoka förklarar, "så en av de saker vi gjorde är att vi sätter åtta kapacitiva sensorer i ... kapacitiva touch -sensorer som ibland [är] på lampor ... eller på din iPod." Att hitta ett sätt att använda dessa sensorer var en utmaning. "Om du åker snowboard trycker du på din iPod genom handskarna, det fungerar inte eftersom det inte är press som gör det. Det är faktiskt den elektriska kopplingen med vattnet i kroppen. "
Detta innebar att Pleos hud - samtidigt som det var helt nödvändigt för att få honom att se riktigt ut - kunde komma i vägen för sensorerna. Sosoka säger:
Tanken var att försöka ställa in dem så att du kunde vara en hårsbredd från Pleos hud, och han skulle upptäcka din beröring nästan som om han hade små hårstrån eller något ... Tja det visar sig att det är väldigt lätt att köra kapacitiva sensorer på en iPod eller en lampa, men det är väldigt svårt att göra kapacitiva sensorer på något under en hud som rör sig och knäpper när han rör sig, [och] med motorerna överallt, med alla dessa elektriska störningar ... så det tog faktiskt lång tid för oss att reda ut störningarna.Dessa kapacitiva sensorer ser tunna ut, metallremsor. De ligger på Pleos ben, tillbaka, axel, huvudet och under hakan. Förutom dessa sensorer finns:
För att tolka och svara på all denna ingång krävs ett nätverk av processorer och kretsar. På nästa sida, vi ska titta på hur Pleo hanterar all denna data.
Pleos interna sensorer och kretsar Foto med tillstånd av Ugobe Att få Pleo att göra ändamålsenliga rörelser och ljud börjar med att bearbeta all input han får. De åtta beröringssensorerna är en stor informationskälla. Sosoka förklarar, "Var och en av [beröringssensorerna] har särskild bearbetning som de kan göra inuti ett dedikerat chip."
En separat processor i Pleos huvud hanterar inmatning från området runt den delen av kroppen. Sosoka beskriver processorkraften som finns där:
Det är en ARM7 32-bitars mikroprocessor, och det är väldigt kraftfullt och det är väldigt snabbt ... Den processorn ansvarar för att hantera ljudinmatningen genom Pleos två mikrofoner för binaural hörsel. [Den hanterar också] infraröd kommunikation och infraröd objektdetektering och för CMOS -sensorn, kameran känner ... det finns en fotobrytare i munnen, så när vi stoppar något i munnen ... det är ogenomskinligt [för infrarött ljus] kan Pleo känna att det är där. Den processorn hanterar också de två beröringssensorerna som finns där under hakan och ovanpå huvudet. Pleos huvud Pleos lite överdimensionerade huvud är inte bara för utseendets skull. Förutom alla sensorer och processorkraft som lagras där, huvudet innehåller en motor och en växellåda för att styra ögonen och munnen.
Andra processorer hjälper till att förvandla all denna ingång till rörelse. Sosoka förklarar:
Det finns fyra små, 8-bitars mikroprocessorer, och de ... används för att styra motorerna. Så de tar rörelsebeskrivningen på hög nivå, ungefär som ett vektorformat för rörelse, och sedan återger de det till den verkliga rörelsen som Pleo har. De gör det genom att använda ett servomotorsystem ... de gör några andra hushållsarbeten, men de driver främst de 14 motorerna.Pleos slutliga mikroprocessor, en annan ARM7 23-bitars processor, styr Pleos anslutningar till datordata från omvärlden. "Det hanterar SD -kortet, den hanterar USB, det hanterar flashdata, "Sosoka säger. Denna processor fungerar också som Pleos övergripande hjärna." Den hanterar samtalet till huvudet, prata med motorstyrenheterna, det handlar om alla andra saker som händer där inne. Det är där Pleos personlighet och beteende existerar. "
På nästa sida, vi ska titta på hur Pleos kropp utför dessa instruktioner, och vi kommer att utforska några av de utmaningar som utvecklingsteamet upptäckte när han arbetade med Pleos fysiska struktur.
Liksom de flesta konsumentrobotar, Pleo körs på batterier. Dessa nickelmetallhydrid (NiMH) batterier är oflexibla, och de tar mycket plats, så de måste gå i den största delen av Pleos kropp - hans buk. Detta gjorde realistisk rörelse till en utmaning. Sosoka förklarar:
När du går bakom din hund, de gör som denna S-kurva. De vajar fram och tillbaka, och det är verkligen övertygande att kunna röra sig så. När du sätter en sväng mitt i [en robot], du förlorar detta underbara stora utrymme där du kan placera alla dina brädor, dina batterier och allt.Resultatet var ett löstagbart batteri som inte stör pivot mitt på Pleos rygg. Batteriet använder nickelmetallhydridbatterier (NiMH) och har en laddningstid på fyra timmar för en timmes batteritid.
En annan utmaning var Pleos svans, vilket är centralt för känslornas uppträdande. Tricket var att göra svansen rörlig samtidigt som den blev robust. Sosoka beskriver svansens rörelse:
Så det finns starka ståltrådar, som en liten marionett. De kontrollerar svansen. [Det finns] fyra trådar, och de horisontella motsätter sig varandra och de vertikala. Du kan göra vilken kombination som helst och locka upp svansen. Så de trådarna är ganska starka ... Tänk på en bit nylon som rinner ner inuti alla kotorna. Vi fångade den i båda ändarna så att den kunde absorbera en del av spänningen.Motorer flyttar dessa trådar som svar på instruktioner från hans processorer. Motorerna flyttar också Pleos huvud, nacke och ben. Kopplingar och kraftåterkopplingssensorer i benen hjälper till att skydda hans komponenter och ger svar på hinder han stöter på. "Pleo har kopplingar i alla sina motorer så att om han landar på fötterna, hans fötter kan ge lite. De överför inte allt tryck. Dessa kopplingar tillåter också Pleo att veta att du bråkar med [hans ben], och sedan kan han gråta eller halta, "Sosoka säger.
Utanför lådan, a Pleo har förmågan att utforska och lära av sin miljö. Men Pleo har också förmågan att programmeras och anpassas. Vi kommer att titta på hur det fungerar på nästa sida.
Hanteras varsamtPleos form och hud hjälper också till att göra honom mer robust. "Många av karosspanelerna är böjda och de har sådana här fina kurvor med hög radie, och de tenderar att vara mycket starkare när du träffar dem, "säger Sosoka. Pleos hud är också relativt tjock och svampig, så det hjälper till att dämpa Pleo om han faller.
Pleo leker med ett träningsblad. I en framtida Pleo -version, människor kanske kan använda träningsbladet för att lära sig Pleotrick. Foto med tillstånd av Ugobe Pleos artificiella intelligens fungerar inom ramen för sitt operativsystem, Life OS. På grund av möjligheterna i Life OS - varav några kommer att implementeras i en Pleo -programuppdatering - har människor möjlighet att ändra hur Pleo låter och beter sig. Det övergripande målet, enligt Sosoka, är "att låta många människor genomföra sin vision och sina drömmar ... en av de saker vi lägger mycket tid på är bara att hitta sätt att göra det enkelt för människor att uttrycka sin uppfattning om hur en varelse som Pleo ska agera eller skapa sina egna upplevelser kring det. "
Grundtanken är att pedagoger, artister och hobbyister kan anpassa Pleo med en digital minnesenhet som kallas ett SD -kort. Med ett SD -kort och en kortläsare, du kan skapa program och ljud och överföra dem från en dator till en Pleo. Sosoka säger:
Pleo har massor av ljud som han kan producera som svar på olika aktiviteter ... De är ljudkommandon som kan förvandlas till många olika ljud. [Dessa kommandon har] ID, och så en av de saker vi gör är att vi bara låter dig spela in en WAV -fil på din dator och ge den rätt namn ... [och spara den som] rätt sorts fil. Och sedan om du lägger den filen på ett SD -kort och du ansluter den till Pleo, din Pleo kommer att bete sig precis som den gjorde förutom att när du normalt skulle [höra] det Pleos originalljud, Pleo spelar vilken WAV -fil som helst. Så när Pleo gör sitt (får dinosaurier att ljuda) för att få din uppmärksamhet eller försöka få dig att mata honom eller något, du kan spela in något helt annat ... [vad som helst] du ville göra. "Jag vill ha en burgare, "eller" skaffa mig en croissant ".
En annan kommande anpassningsmetod för Pleo innebär att man skriver ett enkelt datorprogram och sparar det på ett SD -kort. Med hjälp av skriptspråket Pawn, vilket är som en enklare version av programmeringsspråket C, människor kommer att kunna skapa sina egna Pleo -kontroller. Dessa förmågor kommer att vara en del av Pleo -utvecklarens kit (PDK).
Många av dessa förmågor kommer som firmware -uppgraderingar till befintliga Pleos. Användare kommer att kunna ladda ner uppgraderingarna från Pleos webbplats och överföra dem till sina Pleo med hjälp av en USB -anslutning. Dessa uppgraderingar kommer att överföras direkt till Pleos minne, men användarändringar, som nya program och ljud, kommer att spelas från SD -kort.
Dessa är alla en del av Pleos framtid - och Ugobes framtid. Företaget har inte avslöjat sitt nästa robotprojekt, men enligt Sosoka, "Det kommer att skilja sig mycket från Pleo ... Pleo har ett stort utrymme som vi kan utforska och slutanvändare kan utforska, och så kan vi liksom låta det utrymmet mogna. Vi kommer att göra något med nästa livsform kommer att vara i ett helt annat utrymme. "
Pleo vs FurbyEftersom Pleo och Furby har några liknande element och delar en medskapare-Caleb Chung-är det svårt att prata om det ena utan att nämna det andra. Pleo är betydligt mer avancerad än Furby. Furby hade en 8-bitars styrenhet-Pleo använder fyra av dessa bara för motorstyrning.
Tack till John Sosoka , teknisk chef för Ugobe, och Julia Stemerman av SHIFT Communications för deras ovärderliga hjälp med denna artikel.
