Dennis Hong giới thiệu 7 loại robot đầy ấn tượng

Tại hội thảo TEDxNASA, Dennis Hong giới thiệu 7 robot địa hình đoạt giải -- đều có dạng giống người, robot DARwln chơi bóng đá và CLIMBeR leo vách dốc đều do đội của ông tại phòng thí nghiệm RoMeLa, khu công nghệ Virginia chế tạo. Hãy xem đến phút cuối để lắng nghe 5 bí quyết đầy sáng tạo dẫn đến thành công kỹ thuật lớn lao mà phòng thí nghiệm của ông đã làm nên.

Robot đầu tiên có tên StriDER,

viết tắt của cụm Robot 3 chân động tự kích

thử nghiệm.

Nó là một con robot 3 chân,

lấy cảm hứng từ tự nhiên.

Nhưng các bạn đã thấy loài động vật nào trong tự nhiên

có 3 chân chưa?

Có thể không. Vậy tại sao tôi gọi nó

là robot lấy cảm hứng từ sinh vật? Nó hoạt động ra sao?

Nhưng trước hết, chúng ta hãy xem qua nền văn hóa phổ cập.

Các bạn biết tiểu thuyết và bộ phim cùng tên: H.G Wells War of the Worlds chứ?

Và các bạn đang thấy ở đây một video game

rất nổi tiếng.

Trong giả tưởng, họ miêu tả các sinh vật ngoài trái đất

là các con robot 3 chân đến khủng bố trái đất.

Nhưng con StriDER của tôi không di chuyển như thế.

Đây là hình ảnh mô phỏng động.

Tôi sẽ nói với các bạn cách hoạt động của nó.

Nó lắc phần thân 180 độ.

đá một chân giữa 2 chân còn lại để hạ chân.

Đó là cách đi của nó. Nhưng với con người,

chúng ta đi bằng 2 chân,

không thực sự sử dụng cơ

để đẩy chân lên và đi như robot. Đúng không?

Chúng ta chỉ cần đá, lắc chân và hạ chân xuống,

đứng thẳng lên, đá chân và hạ chân xuống.

Dùng các động lực bên trong và điều kiện thể chất

như một quả lắc.

Chúng ta gọi đó là khái niệm về sự chuyển động bị động.

Khi đứng dậy

thế năng chuyển thành động năng,

thế năng chuyển thành động năng.

Đó là quá trình rơi không đổi.

Thế nên, mặc dù trong tự nhiên không có loài vật nào trông giống thế này cả,

nhưng sinh vật học đã thực sự gây cảm hứng cho chúng tôi,

và chúng tôi đã áp dụng các quy tắc khi đi lại

vào con robot này, nên có thể nói nó là một robot lấy cảm hứng từ sinh vật học.

Đây là dự án chúng tôi muốn tiến hành tới đây.

Chúng tôi muốn gập các chân lại, đồng thời làm nó to và cao hơn để di chuyển phạm vi rộng.

Khi nó mở các chân ra, trông khá giống trong phim Chiến Tranh Giữa Các Vì Sao.

Khi đứng vững trên mặt đất, nó thu hồi cú shock và bắt đầu bước đi.

Cái ánh sáng vàng bạn thấy ở đây, không phải tia chết.

Chỉ để cho các bạn thấy nếu có camera

hoặc các thiết bị cảm ứng khác nhau

vì nó cao 1.8 mét,

các bạn có thể nhìn qua các chướng ngại như bụi cây chẳng hạn.

Chúng tôi có 2 nguyên mẫu.

Phiên bản đầu tiên, ở phía sau là STriDER I.

Cái phía trước, nhỏ hơn là STriDER II.

Vấn đề chúng tôi gặp phải với STriDER I là

phần thân của nó quá nặng. Chúng tôi có quá nhiều động cơ điện,

các mối nối và nhiều thứ khác nữa.

Nên chúng tôi đã quyết định tổng hợp một cơ chế kỹ thuật

để có thể bỏ bớt các động cơ đi, chỉ giữ lại một cái duy nhất

để liên kết các cử động với nhau.

Đó là một giải pháp kỹ thuật, thay vì sử dụng cơ điện tử.

Nhờ đó, giờ thì phần thân phía trên đủ nhẹ để robot đi lại trong phòng thí nghiệm.

Đấy là bước thành công đầu tiên.

Nó vẫn chưa hoàn chỉnh

nên chúng tôi còn rất nhiều việc cần hoàn thiện.

Robot thứ 2 tôi muốn trình bày có tên IMPASS.

Nó là tên viết tắt của Nền Tảng Di Dộng Thông Minh với Hệ Thống Kích Nan Hoa.

Qua cái tên (dài vô địch) bạn chắc hẳn đoán được nó là một robot chân bánh xe lai.

Hãy nghĩ đến một bánh xe không vành

hoặc một bánh xe nan hoa.

Các nan hoa tiến ra vào trục bánh riêng rẽ nhau.

Nên nó là robot lai kết hợp bánh xe và chân.

Chúng tôi tái chế tạo bánh xe.

Hãy để tôi giải thích cách hoạt động của nó.

Trong đoạn băng này, chúng tôi sử dụng một phương pháp

có tên phương pháp phản ứng.

Đơn thuần bằng cách sử dụng các bộ cảm ứng xúc giác ở chân,

nó đang cố gắng đi trên địa hình đa dạng,

một địa hình mềm đẩy xuống và thay đổi.

Và bằng các thông tin xúc giác

nó đã vượt qua thành công các kiểu địa hình đó.

Nhưng khi gặp phải một địa hình cực kỳ gập ghềnh,

trong trường hợp này, chướng ngại cao hơn

chiều cao của robot 3 lần.

Nó chuyển sang chế độ cẩn trọng,

để sử dụng một chức năng tìm kiếm phạm vị bằng tia laser,

và một hệ thống camera để phân biệt chướng ngại vật và kích cỡ,

sau đó robot sẽ lên kế hoạch tỉ mỉ chuyển động của các nan hoa,

và kết hợp với robot, nhờ đó robot có thể

di chuyển đầy ấn tượng như thế này.

Có thể bạn chưa từng nhìn thấy thứ gì như robot này.

Đây là một robot có tính di động cao

mà chúng tôi đã phát triển có tên IMPASS.

Ah! nghe hay mà đúng không?

Khi lái xe,

bạn điều khiển vô lăng và áp dụng

1 phương pháp có tên là bộ điều khiển Ackermann.

Các bánh trước xoay như thế này.

Với hầu hết các robot bánh xe nhỏ

họ sử dụng một phương pháp có tên là bộ điều khiển phân biệt

khi mà bánh bên trái và phải rẽ sang 2 hướng đối diện.

Với IMPASS, chúng tôi có thể thao tác nhiều kiểu di chuyển khác nhau.

Lấy ví dụ trong trường hợp này, mặc dù bánh trái và bánh phải kết nối

với một trục đơn, quay với cùng vận tốc góc.

Chúng tôi chỉ thay đổi chiều dài của nan hoa.

Nó ảnh hưởng đến đường kính rồi rẽ sang trái, sang phải.

Đó là một vài ví dụ về những việc tinh xảo

chúng ta có thể thực hiện với IMPASS.

Robot này có tên CLIMBeR,

Robot Có Chi Bằng Cáp Treo Khớp Hành Vi Thông Minh.

Tôi đã nói chuyện với nhiều nhà khoa học JPL của NASA,

ở JPL, họ nổi tiếng với các xe tự hành trên sao Hỏa.

Và các nhà khoa học và địa lý học luôn nói với tôi

rằng các khu vực chứa nhiều dữ liệu

khoa học thú vị luôn nằm trên các vách đá.

Nhưng các xe tự hành hiện nay không thể tiếp cận địa hình đó.

Được truyền cảm hứng từ đó, chúng tôi muốn chế tạo một robot

có thể trèo trên địa hình có cấu trúc vách đứng.

Và đây là CLIMBeR.

Nó có 3 chân. Có thể các bạn khó quan sát

nhưng nó có một dây tời và dây cáp ở trên đỉnh.

Và nó cố gắng xác định nơi tốt nhất để đặt chân lên.

Và một khi nó xác định được trong thời gian thực

nó sẽ tính toán để phân bổ lực.

Tính xem cần bao nhiêu lực tác động lên bề mặt

để nó không bị đảo và trượt đi.

Một khi đứng vững rồi nó sẽ nhấc một chân lên,

và bằng dây tời, nó có thể leo lên địa hình dốc đứng.

Robot này cũng có thể dùng để tìm kiếm và cứu hộ nữa.

Cách đây 5 năm, tôi đã thực tập ở NASA JPL

suốt mùa hè.

Họ đã có một robot 6 chân có tên LEMUR.

Robot này được dựa trên robot đó, nó có tên MARS,

Hệ Thống Robot Đa Phần Phụ. Nó là một robot 6 chân.

Chúng tôi đã phát triển trình lên kế hoạch dáng đi tùy chỉnh.

Chúng tôi có một lượng trọng tải rất hay trên robot này.

Các sinh viên thích vui vẻ. Và đây các bạn có thể thấy

nó đang đi trên địa hình đa kết cấu.

Nó đang cố gắng đi trên địa hình thô,

vùng cát,

nhưng tùy vào độ ẩm hoặc kích cỡ hạt cát

độ lún đất của chân sẽ thay đổi.

Nó cố gắng tùy chỉnh dáng đi để vượt qua các địa hình đó.

Nó cũng làm một số việc rất vui.

Chúng tôi đón nhiều khách tới thăm phòng thí nghiệm của chúng tôi.

Khi họ đến, MARS đi đến chiếc máy tính,

bắt đầu gõ, "Xin chào, tên tớ là MARS."

Chào mừng bạn đến thăm phòng thí nghiệm RoMeLa,

phòng thí nghiệm kỹ thuật Robot ở khu công nghệ Virginia.

Robot này mô phỏng hình dạng ký sinh trùng amip.

Giờ, chúng ta không đủ thời gian để đi sâu vào các chi tiết kỹ thuật,

tôi sẽ chỉ giới thiệu với các bạn một số thử nghiệm.

Đây là các thử nghiệm ban đầu về tính khả thi

Chúng tôi trữ thế năng vào lớp da co giãn để khiến nó di chuyển.

Hoặc dùng các dây căng hoạt tính để khiến nó di chuyển

tới lui. Nó có tên ChIMERA.

Chúng tôi cũng đã làm việc với các nhà khoa học

và kỹ sư đến từ UPenn

để nghĩ ra một phiên bản kích hóa học

của con robot amip này.

Chúng tôi nói chung là thao tác 1 số kỹ thuật.

Và như có phép màu, nó chuyển động.

Robot này là dự án gần đây nhất, nó có tên RAPHaEL.

Cánh Tay Robot Chạy Bằng Không Khí với Các Dây Chằng Co Giãn.

Hiện có các cánh tay robot rất tinh xảo trên thị trường.

Vấn đề là chúng quá đắt, hàng chục nghìn đô.

Thế nên đối với ứng dụng cho các bộ phận giả, nó không khả thi

vì quá đắt.

Chúng tôi muốn giải quyết vấn đề này theo một hướng hoàn toàn khác.

Thay vì sử dụng các động cơ điện, máy kích cơ khí điện tử,

thì chúng tôi dùng khí nén.

Chúng tôi đã phát triển các thiết bị kích các khớp nối mới này.

Nó dễ điều khiển. Bạn có thể thay đổi lực

chỉ bằng cách thay đổi áp suất không khí.

Và nó có thể bóp vụn một lon soda không.

và nhặt các vật nhỏ như một quả trứng

hay trong trường hợp này, một bóng đèn.

Hay nhất là, nguyên mẫu đầu tiên chỉ tốn có 200$.

Robot này thuộc dòng robot rắn

có tên HyDRAS,

Robot Dạng Xoắn Khớp Nối Siêu Độ Tự Do.

Robot này có thể leo lên các kết cấu dốc.

Đây là cánh tay của HyDRAS.

Đó là một cánh tay robot 12 độ tự do.

Nhưng phần hay nhất là giao diện người dùng.

Dây cáp ở kia, nó là dây cáp quang.

Và sinh viên này, có thể là lần đầu tiên sử dụng nó,

nhưng cô ấy có thể nối các khớp của nó theo nhiều cách khác nhau.

Ví dụ ở Iraq, vùng đất chiến tranh,

có bom đặt bên đường. Hiện nay quân đội dùng

các phương tiện điều khiển từ xa được trang bị vũ khí này.

Tốn rất nhiều thời gian và cũng rất tốn kém

vào việc huấn luyện người điều khiển cánh tay phức tạp này.

Trong trường hợp này, nó rất trực quan.

Học viên này, dù mới lần đầu sử dụng nhưng đã thao tác được nhiệm vụ phức tạp,

nhặt các vật thể và thực hiện các thao tác,

như thế này, rất trực quan.

Robot này hiện đang là ngôi sao của chúng tôi,

chúng tôi còn lập hẳn một fan club cho robot DARwln,

Robot Động Hình Người Thông Minh.

Như các bạn cũng biết, chúng tôi rất hứng thú

với robot hình người, đi lại như người,

nên chúng tôi đã quyết định chế tạo một robot nhỏ hình người.

Vào năm 2004,

thành tựu này thực sự mang tính cách mạng.

Nó còn có ý nghĩa vượt lên trên một nghiên cứu tính khả thi,

chúng tôi nên sử dụng loại động cơ nào?

Liệu nó có khả thi không? Chúng tôi nên điều khiển như thế nào?

Robot này không có các bộ cảm ứng.

Nó có bộ phận kiểm soát vòng dây mở.

Với những bạn có thể biết rằng nếu không có bộ phận cảm ứng nào

mà có các tác động thì bạn biết chuyện gì xảy ra rồi đấy.

(Tiếng cười)

Dựa trên thành công đó, năm tiếp theo

chúng tôi đã thiết kế về cơ khí phù hợp

bắt đầu từ động học.

Và DARwln ra đời năm 2005.

Nó đứng thẳng và đi lại được, đầy ấn tượng.

Tuy nhiên, như các bạn thấy,

nó có một dây rốn, nghĩa là chúng tôi vẫn đang dùng nguồn năng lượng ngoài,

và điện toán ngoài.

Năm 2006, đã đến lúc vui vẻ.

Chúng ta hãy cho nó trí thông minh. Chúng tôi cho nó tất cả sức mạnh điện toán cần thiết,

vi mạch Pentium M 1.5 GHz,

2 camera Firewire, 8 con quay hồi chuyển, bộ phận đo gia tốc,

4 bộ cảm ứng ở chân, các pin lithium.

Và giờ DARwln II hoàn toàn tự động.

Nó không còn được điểu khiển từ xa nữa.

Không còn phạm vi giới hạn nữa. Nó nhìn xung quanh, tìm kiếm quả bóng,

nhìn xung quanh, tìm kiếm quả bóng và cố gắng chơi trò bóng đá,

với trí tuệ nhân tạo tự động.

Hãy xem nó hoạt động ra sao. Đây là lần thử nghiệm đầu tiên của chúng tôi,

và ... Video: Vào!

Có một cuộc thi đấu có tên RoboCup.

Không biết bao nhiêu bạn biết cuộc thi này,

nó là một cuộc thi bóng đá quốc tế cho robot tự động.

Và mục tiêu chính của giải RoboCup là

trước năm 2050,

chúng tôi muốn có các robot tự động kích cỡ như người thật

chơi bóng đá với các cầu thủ vô địch WC

và chiến thắng.

Đó là mục tiêu thực sự. Tuy đầy tham vọng

nhưng chúng tôi tin mình có thể làm được.

Năm ngoái ở Trung Quốc,

chúng tôi là đội Mỹ đầu tiên đủ điều kiện

tham gia cuộc thi robot giống người.

Năm nay cuộc thi này được tổ chức tại Austria.

Các bạn sẽ thấy pha hành động, 3 chọi 3,

hoàn toàn tự động.

Kia kìa. Đúng rồi!

Các robot theo sát và chơi,

chơi theo đội.

Thực ấn tượng. Đó là một sự kiện nghiên cứu khoa học

gói gọn trong một sự kiện thi đấu sôi động.

Đây là

cúp Louis Vuitton rất đẹp phải không?

Cúp đó trao cho robot hình người tốt nhất,

và sang năm chúng tôi muốn đem robot này đến Mỹ lần đầu tiên

các bạn hãy chúc chúng tôi gặp may mắn nhé.

Xin cảm ơn.

(Vỗ tay)

DARwln cũng có nhiều tài năng khác.

Năm ngoái, nó đã chỉ huy dàn nhạc giao hưởng Roanoke

trong buổi hòa nhạc mừng ngày lễ.

Đây là robot thế hệ tiếp theo, DARwln IV,

thông minh hơn. nhanh hơn và khỏe hơn.

Nó đang cố gắng thể hiện khả năng của mình.

"Tôi là đấng nam nhi cường tráng đây."

Tôi có thể biểu diễn vài màn võ thuật

của Thành Long nhé.

(Tiếng cười)

Và nó bước đi. Đấy là DARwln IV,

các bạn có thể gặp lại nó sau đây ở hành lang.

Chúng tôi tin đây sẽ là lần đầu tiên

robot hình người ở Mỹ. Các bạn hãy chờ nhé.

Vâng, tôi đã giới thiệu với các bạn các robot đã và đang hoàn thiện của chúng tôi.

Vậy, bí quyết thành công của chúng tôi là gì?

Từ đâu mà chúng tôi nghĩ ra các ý tưởng đó?

Và bằng cách nào mà chúng tôi đã phát triển được các ý tưởng đó?

Chúng tôi có một phương tiện hoàn toàn tự động

có thể chạy trong môi trường đô thị. Chúng tôi đã giành được giải thưởng nửa triệu đô

trong cuộc thi Thách Thức Đô Thị DARPA.

Chúng tôi cũng có phương tiện đầu tiên trên thế giới

dành cho người khiếm thị.

Chúng tôi gọi nó là thử thách cho lái xe khiếm thị, rất hào hứng,

và có nhiều nhiều dự án robot khác tôi muốn kể với các bạn.

Đây là các giải thưởng chúng tôi giành được vào mùa thu năm 2007,

từ các cuộc thi robot.

Chúng tôi có 5 bí quyết thành công.

Trước hết là nơi chúng tôi lấy cảm hứng.

chúng tôi đã lấy được ngọn lửa trí tưởng tượng từ đâu?

Đây là câu chuyện có thật, chuyện riêng của tôi.

Khi đi ngủ vào buổi tối. thưởng là 3 hay 4 giờ sáng,

tôi nằm xuống, nhắm mắt và tôi thấy các đường kẻ, đường tròn

các hình học khác nhau trôi vòng vòng trong đầu,

rồi chúng ghép lại, hình thành các loại máy móc.

Rồi tôi nghĩ, "Ah, cái này tuyệt đấy."

và ngay cạnh giường tôi để một tập ghi chép,

dạng như một nhật ký với một chiếc bút đặc biệt kẹp bên trong, cái bút có đèn LED

vì tôi không muốn bật đèn lên, bà xã tôi sẽ thức giấc.

Thế là tôi hý hoáy ghi chép, vẽ nó ra

xong đâu đấy mới đi ngủ.

Mỗi sáng,

điều đầu tiên tôi làm trước khi uống cốc cà phê đầu tiên

trước khi đánh răng là mở cuốn ghi chép ra.

Nhiều khi nó trống rỗng,

đôi khi chỉ là các ý tưởng không ra đâu vào đâu,

nhưng thường thì tôi không thể luận được chữ viết của mình nữa.

4 giờ sáng thì còn tỉnh táo gì nữa đâu, đúng không các bạn?

Thế nên tôi cần giải mã những gì mình đã viết.

Đôi khi tôi tìm thấy một ý tưởng hay trong đó

và reo lên vui sướng, đó là một khoảng khắc eureka.

Tôi chạy một mạch tới văn phòng ở nhà tôi, ngồi xuống máy tính,

gõ ý tưởng ra và phác họa nó,

tôi cũng lưu nền tảng dữ liệu của các ý tưởng.

Để khi có các yêu cầu nộp bản đề xuất cho dự án mới

tôi sẽ tìm một cái phù hợp

trong các ý tưởng tiềm năng của mình.

Nếu có ý tưởng phù hợp rồi, chúng tôi viết một bản đề xuất nghiên cứu,

xin kinh phí nghiên cứu, đó là cách chúng tôi bắt đầu các chương trình nghiên cứu.

Nhưng chỉ một ánh lửa của trí tưởng tượng thôi thì không đủ.

Làm sao để phát triển các ý tưởng này?

Tại phòng thí nghiệm RoMela, phòng thí nghiệm kỹ thuật robot,

chúng tôi có các buổi họp động não thú vị.

Chúng tôi tập họp lại, thảo luận các vấn đề về công việc

và xã hội.

Nhưng trước khi bắt đầu, chúng tôi luôn đặt ra một quy tắc vàng.

Đó là:

Không ai được chỉ trích ý tưởng của người khác.

Không ai được phê bình bất kỳ ý kiến nào.

Điều này rất quan trọng vì nhiều lần các học viên lo sợ

hoặc thấy không thoải mái về việc những người khác

nghĩ gì về ý tưởng và suy nghĩ của họ.

Một khi làm được điều này,

các học viên rất cởi mở và mạnh dạn.

Họ có các ý tưởng xuất sắc tuyệt vời và táo bạo,

cả căn phòng được kích điện bằng năng lượng sáng tạo.

Đó chính là cách chúng tôi phát triển ý tưởng của mình.

Chúng ta sắp hết thời gian rồi, một điều nữa tôi muốn nói là

chỉ một ánh lửa ý tưởng và phát triển ý tưởng vẫn là chưa đủ.

Có một bài diễn thuyết ở TED rất tuyệt

tôi nghĩ là của ngài Ken Robison.

Ông nói về cách giáo dục

và trường học đào tào kỹ năng sáng tạo.

Câu chuyện đó có 2 mặt của nó.

Một người có thể làm được rất nhiều

với các ý tưởng xuất sắc

sức sáng tạo và khả năng trực quan kỹ thuật tốt.

Nếu muốn vượt lên trên việc hàn, nối

muốn vượt lên trên một sở thích về robot

và thực sự đón các thử thách to lớn trong lĩnh vực robot

thông qua công tác nghiên cứu nghiêm túc

thì chúng ta cần nhiều hơn thế.

Người dơi chiến đấu chống lại kẻ xấu,

anh ấy có thắt lưng chuyên dụng, một cái móc neo.

và các loại phụ kiện khác.

Với chúng tôi, các nhà khoa học, kỹ sư, và chế tạo robot,

đó là các công cụ, khóa học và các tiết học mà bạn tham gia.

Toán học, các biểu thức vi phân.

Tôi phải áp dụng kiến thức từ các môn đại số tuyến tính, khoa học, vật lý,

và hóa học và sinh học nữa.

Đó là tất cả các công cụ cần thiết.

Nên, bạn càng có nhiều công cụ trang bị cho người dơi,

anh ấy càng chiến đấu chống kẻ xấu hiệu quả hơn.

Còn với chúng ta, càng có nhiều công cụ càng dễ đối phó với các vấn đề lớn này.

Nên giáo dục là rất quan trọng.

Và không chỉ có thế,

bạn còn cần làm việc cực kỳ miệt mài nữa.

Tôi luôn nói với các sinh viên của mình

rằng hãy làm việc bằng cái đầu trước rồi mới dùng sức sau.

Bức ảnh ở phía sau chụp lúc 3 giờ sáng.

Tôi đảm bảo nếu bạn đến phòng thí nghiệm lúc 3,4 giờ sáng

sẽ thấy các sinh viên vẫn còn làm việc ở đó,

không phải tôi bắt các em làm thế mà vì công việc rất vui vẻ và hấp dẫn.

Điều đó dẫn chúng ta đến chủ đề cuối cùng.

Đừng quên lấy công việc làm niềm vui.

Đó là bí quyết thành công của chúng tôi. Chúng tôi rất vui vẻ khi được làm việc.

Tôi thực sự tin rằng hiệu suất cao nhất sẽ đến khi chúng ta tìm thấy niềm vui trong công việc.

Và đó là điều chúng tôi đang làm.

Xin hết. Cảm ơn quý vị rất nhiều.

(Vỗ tay)