-
Title:
Dennis Hong: Mojih sedam vrsta robota
-
Description:
Na TEDxNASA-i, Dennis Hong predstavlja sedam nagrađivanih univerzalnih robota -- poput humanoidnog, DARwIn-a koji igra nogomet i penjača CLIMBeR-a -- koje je konstruirao njegov tim u RoMeLi, na sveučilištu Virginia Tech. Pogledajte do kraja kako bi čuli pet kreativnih tajni tehničkog uspjeha njegovog laboratorija.
-
Dakle, prvi robot o kojem ću govoriti se zove STriDER.
-
To je kratica za Samopobuđen
-
Tronožni Dinamički Eksperimentalni Robot.
-
To je robot koji ima tri noge,
-
inspiriran prirodom.
-
Ali jeste li vidjeli ikada u prirodi
-
životinju koja ima tri noge ?
-
Najvjerojatnije ne. Pa zašto ja to zovem
-
biološki inspiriranim robotom? Kako radi?
-
Ali prije toga, bacimo pogled na pop kulturu.
-
Znate za novelu i film H.G. Wellsa Rat svjetova.
-
I ovo što vidite je jako popularna
-
video igra.
-
U fikciji obično opisuju ove strane kreature
-
kao robote koji imaju tri noge i teroriziraju Zemlju.
-
Ali moj robot, STriDER se ne miče tako.
-
I ovo je zapravo animacija dinamičke simulacije.
¶
-
Sad ću vam pokazati kako robot radi.
-
Okreće svoje tijelo za 180 stupnjeva.
-
Njiše svoju nogu između dvije noge kako bi prihvatio pad.
-
I tako hoda. Ali kada pogledate nas
-
ljude, dvonožno hodanje,
-
ono što radite nije stvarno korištenje mišića
-
kako bi digli svoju nogu i hodali poput robota. Točno?
-
Ono što zapravo radite je da zamahnete nogom kako bi prihvatili pad,
-
natrag se digli, zamahnuli nogom i prihvatili pad.
-
Koristeći ugrađenu dinamiku, fiziku vašeg tijela,
-
kao njihalo.
-
Mi to zovemo koncept pasivno dinamičkog kretanja.
-
Ono što radite, kada ustanete je pretvaranje,
-
potencijalne energije u kinetičku,
-
potencijalne energije u kinetičku.
-
To je konstantan proces padanja.
-
I tako, makar ništa u prirodi ne izgleda poput ovog,
-
mi smo zapravo inspirirani biologijom
-
i primjenjujemo principe hodanja
-
u ovom robotu, pa je to biološki inspiriran robot.
-
Ovo što vidite ovdje, je ono što bi željeli napraviti slijedeće.
¶
-
Mi želimo svinuti noge i rastegnuti ih za veliki domet.
-
I želimo sklopiti noge, otprilike kako izgleda u Ratovima zvijezda.
-
Kada se spusti, absorbira šok i počne hodati.
-
Ovo što vidite ovdje, ova žuta stvar, to nije zraka smrti.
-
To je samo da pokažemo ako imate kamere
-
ili različite vrste senzora
-
zato jer je visok, visok je 1,8 metara,
-
može vidjeti preko prepreka poput grmlja i slično.
-
-
Prva verzija, u pozadini, to je STriDER I.
-
Ova naprijed, manja, je STriDER II.
-
Problem koji smo imali sa STriDERom I je
-
da je imao preteško tijelo. Imamo toliko motora,
-
znate, za pomicanje zglobova, i slično.
-
Tako, odlučili smo sintetizirati mehanički mehanizam
-
kako bi se mogli riješiti svih tih motora, i s jednim motorom
-
možemo koordinirati sve pokrete.
-
To je mehaničko riješenje problema, umjesto korištenja mehatronike.
-
I tako, s ovim sad, tijelo je dosta lagano da može hodati u laboratoriju.
-
Ovo je bio prvi uspješan korak.
-
Još nije savršen. Kava mu ispada,
-
i još imamo mnogo posla.
-
Drugi robot o kojem želim pričati se zove IMPASS.
¶
-
To je kratica za Inteligentna Mobilna Platforma sa Sustavom Šipaka.
-
I to je hibridni robot s kotačima i nogama.
-
Pomislite na kotač bez okvira,
-
ili kotač sa šiljcima.
-
Ali se šiljci zasebno miču unutra i van.
-
I tako, to je hibrid s kotačima i nogama.
-
Doslovno smo ovdje ponovno izmislili kotač.
-
Da vam demonstriram kako radi.
-
Dakle, u ovom videu koristimo pristup
-
kojeg zovemo reaktivni pristup.
-
Samo jednostavno koristimo osjetilne senzore na nogama,
-
pokušava hodati preko promjenjivog terena,
-
mekog terena koji se savija i mijenja.
-
I uz pomoć osjetilnih informacija
-
uspješno prelazi preko ovih vrsta terena.
-
Ali kada naleti na vrlo ekstreman teren,
¶
-
u ovom slučaju, ova prepreka je više od tri puta
-
visine samog robota,
-
tada se prebaci u slobodan mod
-
gdje koristi laserski tragač,
-
i sustav kamera kako bi identificirao prepreku i veličinu,
-
i planira, pažljivo planira kretanje šiljaka,
-
i kordinira ih tako da može pokazati
-
ovu vrlo vrlo impresivnu pokretljivost.
-
Sigurno niste vidjeli ništa poput ovoga.
-
Ovo je vrlo visoko mobilan robot
-
kojeg smo razvili, i zove se IMPASS.
-
Ah! Nije li to kul?
-
-
kada upravljate autom, koristite metodu
-
zvanu Ackermannovo upravljanje.
-
Prednji kotači se ovako rotiraju.
-
Za većinu robota s malim kotačima
-
koriste metodu zvanu diferencijalno upravljanje
-
gdje se lijevi i desni kotač okreću u suprotne smjerove.
-
Za IMPASS možemo napraviti mnogo različitih tipova kretanja.
-
Na primjer, u ovom slučaju, čak iako su lijevi i desni kotač povezani
-
s jednom osovinom, rotiranje s istim kutom brzine.
-
Samo jednostavno produžimo duljinu šiljka.
-
Utječe na promjer, i tada okreće lijevo, okreće desno.
-
I, to su samo neki primjeri zgodnih stvari
-
koje možemo raditi s IMPASS-om.
-
Ovaj robot se zove CLIMBeR,
¶
-
Inteligentan robot s udovima povezan kabelom.
-
I tako, razgovarao sam s dosta NASA JPL znanstvenicima,
-
u JPL-u su poznati po Mars roverima.
-
I znanstvenici, geolozi mi uvijek govore
-
da je prava zanimljiva znanost,
-
da su znanstveno značajna nalazišta uvijek na uzvisinama.
-
Ali trenutni roveri ne mogu doći do tamo.
-
Inspirirani time željeli smo napraviti robota
-
koji se može penjati po strukturiranom brdovitom okolišu.
-
-
Ono što radi, ima tri noge. Teško je za vidjeti,
-
ali je povezan kabelom na vrhu.
-
I pokušava razaznati koje je najbolje mjesto da stavi svoju nogu.
-
I kada jednom to shvati
-
u stvarnom vremenu izračuna distribuciju sila.
-
Koliko je sile potrebno da se digne s površine
-
a da se ne posklizne i ne pade.
-
Jednom kad stabilizira to da diže nogu,
-
i tada se uz pomoć klatna može popesti po takvim stvarima.
-
Također za primjenu kod potraga i spašavanja.
-
Prije pet godina sam zapravo i radio za NASA JPL
¶
-
preko ljeta kao stažist.
-
I oni su već imali šestero nožnog robota pod imenom LEMUR.
-
I, ovo je zapravo bazirano na tome. Ovaj robot se zove MARS,
-
Robotski sustav sa više udova. To je zapravo šestero nožni robot.
-
Razvili smo naš planer adaptacije.
-
I zapravo imamo vrlo zanimljiv teret ovdje.
-
Studenti se vole zabavljati. I ovdje možete vidjeti da
-
hoda preko nestrukturiranog terena.
-
Pokušava hodati po neravnom terenu,
-
pješćanom području,
-
ali ovisno o vlagi i veličini zrna pjeska
-
model propadanja noga se mijenja.
-
I, tako se pokušava prilagoditi da uspješno prođe preko takvih stvari.
-
I također, radi neke zabavne stvari, kao što možete zamisliti.
-
Dolaze nam mnogi posjetitelji u naš labaratorij.
-
I kada posjetitelji dođu, MARS hoda do računala,
-
i počne tipkati "Zdravo, moje ime je MARS"
-
Dobrodošli u RoMeLu,
-
Laboratorij robotskih mehanizama na sveučilištu Virgina Tech.
-
Ovaj robot je ameba robot.
¶
-
Sada, nemamo dosta vremena za ulaženje u tehničke detalje,
-
pokazati ću vam samo neke od eksperimenata.
-
I tako, ovo su neki od ranih izvedivih eksperimenata.
-
Spremamo potencijalnu energiju u elastičnu kožu kako bi se pomicala.
-
Ili koristimo aktivne napete žice kako bi ih pomicali
-
naprijed i natrag. Zove se ChIMERA.
-
Također smo radili s nekim znanstvenicima
-
i inžinjerima iz UPenna
-
kako bi došli do kemijski usavršene verzije
-
ovog ameba robota.
-
Pretvaramo nešto u nešto.
-
I to je poput magije, kreće se. Grudica.
-
Ovaj robot je vrlo nedavni projekt. Zove se RAPHaEL.
¶
-
Robotska zračno pogonjena ruka s elastičnim ligamentima.
-
Postoji mnogo zgodnih, vrlo dobrih robotskih ruka na tržištu.
-
Problem je u tome da su previše skupe, u desecima tisućama dolara.
-
Tako da primjena za prostetiku nije previše praktična,
-
zato jer nije dostupna.
-
Željeli smo se primiti tog problema sa sasvim drugačijeg smjera.
-
Umjesto korištenja električnih motora, elektromehaničkih pokretača,
-
koristimo komprimirani zrak.
-
Uveli smo ove novitetne pokretače za zglobove.
-
Usuglašen je. Možete zapravo mijenjati silu,
-
jednostavno samo promjenom tlaka zraka.
-
I zapravo može smrskati praznu limenku od soka.
-
Može podići vrlo delikatne objekte poput sirovog jaja,
-
ili u ovom slučaju, sijalice.
-
Najbolja stvar je da je koštalo samo oko 200 dolara da se izradi prvi prototip.
-
Ovaj robot je zapravo pripadnik obitelji zmijolikih robota
¶
-
koje zovemo HyDRAS,
-
Robotski artikulirani gmaz s više stupnjeva slobode.
-
Ovo je robot koji se može penjati po strukturama.
-
Ovo je ruka HyDRAS-e.
-
To je robotska ruka s 12 stupnjeva slobode.
-
Ali cool dio je korisničko sučelje.
-
Ovaj kabel, to je optičko vlakno.
-
I ova studentica, koja ga najvjerojatnije koristi prvi put,
-
može upravljati u mnogo različitih smjerova.
-
I, na primjer u Iraku, znate, u ratnoj zoni,
-
postoje bombe kraj ceste. Trenutno šaljemo ovo
-
opremljeno daljinski upravljano vozilo.
-
Treba mnogo vremena i skupo je
-
naučiti operatera da upravlja ovom kompleksnom rukom.
-
U ovom slučaju sučelje je vrlo intuitivno.
-
Ovaj student, koji ga najvjerojatnije prvi put koristi, radi vrlo kompleksne manipulacije,
-
podiže predmete, i manipulira,
-
samo tako, vrlo intuitivno.
-
I sada, ovaj robot je naša zvijezda.
¶
-
Zapravo imamo klub obožavatelja robota pod imenom DARwIn,
-
Dinamčki Antropomorfički Robot s Inteligencijom.
-
I kako dobro znate mi smo zainteresirani za
-
humanoidne robote, ljudski hod,
-
i tako smo odlučili izgraditi malog humanoidnog robota.
-
To je bilo 2004., u to vrijeme
-
to je bilo nešto stvarno, stvarno revolucionarno.
-
To je bila više studija izvedivosti,
-
koje motore da koristimo?
-
Je li uopće moguće? Kakve kontrole bi trebali napraviti?
-
I, ovo nema nikakvih senzora.
-
U otvorenoj kontroli petlje je.
-
I za one koji najvjerojatnije znaju, ako nemate nikakvih senzora
-
i postoji smetnja, znate što se dešava.
-
(smijeh)
-
I, tako temeljeno na tom uspjehu, slijedeće godine
¶
-
smo napravili pravi mehanički dizajn
-
počevši od kinetike.
-
I tako, DARwIn je bio rođen 2005.
-
Ustaje. Hoda, vrlo impresivno.
-
Ipak, još, kao što možete vidjeti,
-
ima žicu, pupčanu vrpcu. I, mi još koristimo vanjski izvor napajanja,
-
i vanjske proračune.
-
I, 2006., sad je stvarno vrijeme za zabavu.
¶
-
Dajmo mu inteligenciju. Dajemo mu računalnu snagu koju treba,
-
1,5 gigahercni Pentium M čip,
-
dvije Firewire kamere, osam žiroskopa, akcelerometar,
-
četiri senzora pritiska na nogama, litijske baterije.
-
I sada DARwIn II je u potpunosti autonoman.
-
Daljinski je upravljan.
-
Nije povezan. Gleda okolo, traži loptu,
-
gleda okolo, traži loptu, i pokušava odigrati partiju nogometa,
-
autonomno, umjetna inteligencija.
-
Da vidimo kako to radi. Ovo je naš prvi pokušaj,
-
i... Video: Gol!
-
I, tako zapravo postoji natjecanje pod imenom RoboCup.
¶
-
Znam da su mnogi od vas čuli za RoboCup.
-
To je internacionalno nogomentno natjecanje autonomnih robota.
-
I cilj RoboCupa, pravi cilj je,
-
do 2050. godine
-
želimo imati autuonomnog humanoidnog robota prave veličine
-
koji bi igrao protiv ljudskih prvaka Svjetskog prvenstva
-
i pobjedio.
-
To je stvarni cilj. To je vrlo ambiciozan cilj,
-
ali stvarno vjerujemo da to možemo napraviti.
-
I tako, ovo je prošle godine u Kini.
¶
-
Bili smo prvi tim iz Sjedinjenih država koji se kvalificirao
-
u natjecanju humanoidnih robota.
-
Ove godine, ovo je bilo u Austriji.
-
Vidjet ćete akcije, tri protiv tri,
-
u potpunosti autonomni.
-
Evo vidite. Da!
-
Roboti prate i igraju,
-
tim međusobno dodaje.
-
To je vrlo impresivno. To je stvarno istraživački događaj
-
upakiran u uzbudljiv natjecateljski događaj.
-
Ovo što vidite ovdje, ovo je prekrasan
-
trofej Kupa Louisa Vuittona.
-
I, ovo je za najboljeg humanoida,
-
i voljeli bi ovo dovesti po prvi put u Sjedinjene države,
-
slijedeće godine, zaželite nam sreću.
-
Hvala vam.
-
(Pljesak)
-
DARwIn također ima i mnogo drugih talenata.
¶
-
Prošle godine je zapravo dirigirao Roanoke simfonijskim orkestrom
-
za blagdanski koncert.
-
Ovo je robot nove generacije, DARwIn IV,
-
ali pametniji, brži, jači.
-
I pokušava pokazati svoje sposobnosti.
-
"Ja sam mačo, ja sam jak."
-
Može raditi i neke pokrete u stilu Jackie Chanovih
-
borilačkih pokreta.
-
(Smijeh)
-
I odlazi. Dakle, ovo je DARwIn IV,
-
opet, možete ga vidjeti u predvorju.
-
Mi stvarno vjerujemo da će ovo biti prvo natjecanje,
-
humanoidnih robota u Sjedinjenim državama. Pratite nas.
-
Dobro, pokazao sam vam nekoliko naših uzbudljivih robota na djelu.
¶
-
Dakle, što je tajna našeg uspjeha?
-
Kako dolazimo do takvih ideja?
-
Kako razvijamo takve ideje?
-
Imamo u potpunosti autonomno vozilo
-
koje se može voziti u urbanom okruženju. Osvojili smo pola milijuna dolara
-
u DARPA-inom Urbanom Izazovu.
-
Mi također imamo prvo svjetsko vozilo
-
koje mogu voziti slijepi.
-
Zovemo ih izazov za slijepe vozače, vrlo uzbudljivo,
-
i mnogo drugih projekata robotike o kojima vam želim pričati.
-
Ovo su samo nagrade koje smo osvojili na jesen 2007. godine
-
na robotskim natjecanjima i sličnim događajima.
-
I, mi stvarno imamo pet tajni.
¶
-
Prvo je gdje dobivamo inspiraciju,
-
gdje dobivamo tu iskru imaginacije?
-
Ovo je istinita priča, moja osobna priča.
-
Kada idem u krevet, 3 ili 4 ujutro,
-
legnem, zatvorim oči, i onda vidim ove linije i kružnice
-
i različite oblike koji lete okolo,
-
i onda se spoje i formiraju ovakve mehanizme.
-
I onda pomislim, "Ah, ovo je kul."
-
I, pokraj kreveta držim notes,
-
dnevnik, sa specijalnom olovkom koja ima svijetlo na sebi, LED svijetlo,
-
zato jer ne želim paliti svjetlo i probuditi ženu.
-
Tako, vidite ovo, zapišem sve, nacrtam stvari,
¶
-
i odem u krevet.
-
Svaki dan ujutro,
-
prva stvar koju napravim prije prve šalice kave,
-
prije nego što operem zube, otvorim svoj notes.
-
Mnogo puta je prazan,
-
nekad imam nešto što je smeće,
-
ali većinu vremena ne mogu niti čitati svoj rukopis.
-
Ipak, 4 ujutro, što možete očekivati?
-
Dakle, trebam dešifrirati što sam napisao.
-
Ali ponekad vidim odličnu ideju,
-
i imam taj eureka trenutak.
-
Direktno otrčim do svog ureda u kući, sjedem za računalo,
-
utipkam ideje, skiciram stvari,
-
i sačuvam bazu ideja.
-
I tako, dok imamo pozive za zahtjeve
-
pokušavam naći poveznicu između mojih
-
potencijalnih ideja
-
i problema, ako postoji veza, pišemo istraživački zahtjev,
-
tražimo finaciranje istraživanja, i tako započinjemo naše istraživačke programe.
-
Ali samo iskra imaginacije nije dovoljna.
¶
-
Kako razvijamo takve ideje?
-
U našem laboratoriju RoMeLa, laboratoriju robotskih mehanizama,
-
imamo fantastične seanse brainstorminga.
-
Dakle, svi se okupimo, i diskutiramo o problemima
-
i socijalnim problemima i pričamo o tome.
-
Ali prije nego što počnemo postavimo ovo zlatno pravilo.
-
Pravilo je:
-
Nitko ne kritizira ničiju ideju.
-
Nitko ne kritizira ničije mišljenje.
-
To je važno, jer se mnogo puta, studenti, oni se boje
-
ili se osjećaju nelagodno u vezi onoga što bi drugi mislili
-
o njihovim stavovima i mislima.
-
I, jednom dok se to napravi, nevjerojatno je
¶
-
kako se studenti otvore.
-
Imaju lude kul brilijantne ideje,
-
cijela soba je jednostavno elektrificirana s kreativnom energijom.
-
I to je način na koji razvijamo svoje ideje.
-
Dobro, vrijeme nam prolazi, samo još jedna stvar o kojoj vam želim govoriti je
¶
-
znate, samo iskra ideje i razvoja nije dovoljna.
-
To je bio odličan TED trenutak,
-
mislim da je to bio Sir Ken Robinson, zar ne?
-
On je govorio kako obrazovanje
-
i škola ubijaju kreativnost.
-
Zapravo, tu su dvije strane priče.
-
Dakle, ograničeno je ono što jedna osoba može napraviti
-
s odličnom idejom
-
i kreativnošću i dobrom inžinjerskom intuicijom.
-
Ako želite ići dalje od razmišljanja,
-
ako želite ići dalje od hobija robotike
-
i stvarno se suočiti s velikim izazovima robotike
-
kroz rigorozno istraživanje
-
mi trebamo više od toga. To je gdje škole dolaze.
-
Batman, kad se bori protiv zločinaca,
¶
-
ima svoj remen sa stvarima, ima kuku za primanje,
-
i različite vrste gadgeta.
-
Za nas, robotičare, inžinjere i znanstvenike,
-
ti alati, to su sve tečajevi i predavanja koja se uče u razredu.
-
Matematika, diferencijalne jednadžbe.
-
Imamo linearnu algebru, znanost, fiziku,
-
i danas, kemiju i biologiju, kao što ste vidjeli.
-
To su sve alati koje trebamo.
-
Tako, što više alata imate, za Batmana
-
je efikasnija borba protiv zločina,
-
za nas, više alata za napad na velike probleme.
-
I tako, obrazovanje je vrlo važno.
-
-
nije samo o tome, važno je vrlo vrlo mnogo raditi.
-
I, uvijek govorim svojim studentima,
-
radite pametno, a onda radite teško.
-
Ova slika u pozadini je u 3 ujutro.
-
Garantiram ako dođete u laboratorij u 3, 4 ujutro
-
tamo će biti studenti koji će raditi,
-
ne zato jer im tako velim, nego zato jer se vrlo dobro zabavljaju.
-
I to vodi do posljednje teme.
-
Ne zaboravite se zabavljati.
-
To je stvarno tajna našeg uspjeha. Previše nam je zabavno.
-
Stvarno vjerujem da najveća produktivnost dolazi kada se zabavljate.
-
I to je ono što radimo.
-
Evo. Puno vam hvala.
-
(Pljesak)
English [en]