Mae robotiaid humanoid wedi cael eu gwthio i'r chwyddwydr dros y flwyddyn ddiwethaf, gyda chwmnïau yn paratoi i ryddhau eu cynhyrchion humanoid eu hunain. Mae gan y mwyafrif ohonynt ymddangosiad dynolaidd nodweddiadol, gan ddefnyddio breichiau a chrafangau i drin gwrthrychau, a choesau caled fel eu ffordd o gerdded.
Ond yn ddiweddar, lansiodd Sefydliad Ymchwil Toyota Japan (TRI) robot newydd, Punyo, a mynegodd ei obaith y bydd Punyo yn gwthio robotiaid humanoid ymlaen.
Mae Punyo yn arloesol yn y cysyniad dylunio a dulliau gweithredu robotiaid. Nid oes ganddo goesau, a hyd yn hyn, mae tîm TRI wedi bod yn gweithio ar dorso'r robot ac yn datblygu sgiliau trin.
Cysyniad dylunio: gwasanaethu bywyd bob dydd dynol
Defnyddir robotiaid diwydiannol traddodiadol yn bennaf mewn gweithrediadau gweithdy, cydosod a thasgau eraill i wella effeithlonrwydd cynhyrchu a lleihau dwyster llafur. Yn y dyfodol, gall robotiaid gwasanaeth fynd i mewn i fwy o gartrefi, gan wynebu a gwasanaethu anghenion dyddiol pobl gyffredin yn uniongyrchol.
Dywedodd ymchwilwyr TRI mai nod Punyo yw dod yn robot sy'n "helpu pobl i gwblhau tasgau dyddiol gartref ac mewn mannau eraill."
Mae'r cysyniad dylunio hwn yn pennu bod angen i Punyo fod yn hyblyg, yn feddal ac yn ddiogel. Oherwydd er mwyn mynd i mewn i'r amgylchedd cartref cymhleth a chyfnewidiol, ni all fod braich fecanyddol galed ac anhyblyg fel robot diwydiannol traddodiadol. Fel arall, bydd yn rhoi ymdeimlad o berygl i bobl ac yn ei gwneud hi'n amhosibl cwblhau tasgau gweithredu amrywiol eitemau dyddiol. Mae hyn ychydig yn debyg i syniad dylunio robot Pepper SoftBank, sy'n canolbwyntio ar sut i wneud robotiaid yn fwy integredig i fywyd dynol.
Mae cymwysiadau sy'n canolbwyntio ar wasanaethau hefyd yn ei gwneud yn ofynnol i Punyo ddysgu amrywiaeth o sgiliau dyddiol, nid dim ond perfformio un llawdriniaeth ar linell ymgynnull y ffatri. Mae hyn yn gofyn am roi galluoedd dysgu cryf i robotiaid a meistroli dulliau gweithredu amrywiol dasgau dyddiol trwy arsylwi a dynwared arddangosiadau dynol.
Ar gyfer robotiaid humanoid, mae trin gan ddefnyddio'r corff cyfan yn anodd oherwydd bod cydbwysedd yn her. Fodd bynnag, dyluniodd ymchwilwyr TRI eu robot i wneud hynny.
"Mae Punyo yn gwneud pethau'n wahanol. Gan ddefnyddio ei gorff cyfan, gall gario llawer mwy na dim ond pwyso â llaw estynedig," ychwanegodd Andrew Beaulieu, un o arweinwyr technegol TRI ar gyfer trin corff llawn. "Mae meddalwch, sensitifrwydd cyffyrddol a'r gallu i wneud llawer o gyswllt yn hwyluso trin gwrthrychau'n well."
Corff meddal a chaled
Er mwyn cyflawni dyluniad robot hyblyg a meddal, mabwysiadodd TRI ddyluniad braich mecanyddol sy'n cyfuno caled a meddal. Mae dwylo, breichiau a brest Punyo wedi'u gorchuddio â deunyddiau sy'n cydymffurfio a synwyryddion cyffyrddol sy'n synhwyro cyswllt allanol, ac mae'r deunyddiau meddal yn caniatáu i gorff y robot gydymffurfio â'r gwrthrychau y mae'n eu trin.
Mae hwn yn syniad dylunio nodweddiadol ar gyfer llawer o robotiaid meddal cyfredol.
Ar yr un pryd, o dan y gragen feddal, mae Punyo hefyd yn cadw dwy fraich fecanyddol "caled" fel cynhalwyr ysgerbydol, yn ogystal â ffrâm torso a actuator canol i ddarparu cefnogaeth fecanyddol a rheolaeth fanwl gywir. Mae'r cyfuniad hwn o ddyluniad caled a meddal yn cyfuno manteision mecanyddol robotiaid traddodiadol â nodweddion meddal robotiaid meddal.
Yn benodol, gall y bagiau aer ar freichiau Punyo addasu'r pwysau mewnol i ddod yn galetach neu'n feddalach yn ôl yr angen. Wrth sicrhau anhyblygedd mecanyddol penodol, mae hefyd yn darparu tua 5 cm o gydymffurfiaeth. Mae'r "crafanc" hefyd yn defnyddio dyluniad bag aer latecs uchel-ffrithiant. Gall y camera yng nghledr y llaw synhwyro maint y grym allanol trwy arsylwi anffurfiad wyneb y bag aer. Gellir plygu a chylchdroi'r fraich gyfan, ac mae'r bagiau aer wedi'u cysylltu â'i gilydd, sy'n caniatáu i'r grym gael ei drosglwyddo'n esmwyth ac yn atal y robot rhag "torri'r fraich".
Gallu dysgu cryf
Er mwyn addasu i'r tasgau newidiol yn amgylchedd y cartref, rhaid i Punyo feddu ar alluoedd dysgu cryf.
Yn ôl tîm TRI, dysgodd Punyo bolisi llawn cyswllt gan ddefnyddio dau ddull: strategaeth tryledu a dysgu atgyfnerthu dan arweiniad esiampl. Cyhoeddodd TRI ei ymagwedd at bolisi amlhau y llynedd. Gyda'r dull hwn, mae robotiaid yn defnyddio arddangosiadau dynol i ddysgu strategaethau synhwyryddimotor cadarn ar gyfer tasgau anodd eu modelu.
Mae dysgu atgyfnerthu a arweinir gan enghreifftiau yn ddull sy'n gofyn am fodelu tasg mewn efelychiad ac arwain archwiliad y robot trwy set fach o arddangosiadau. Dywed TRI ei fod yn defnyddio'r dysgu hwn i roi strategaethau gweithredu cadarn ar waith ar gyfer tasgau y gellir eu modelu mewn efelychiadau.
Pan fydd robot yn gallu gweld y tasgau hyn yn cael eu harddangos, gall eu dysgu yn fwy effeithlon. Mae hefyd yn rhoi mwy o le i dîm TRI ddylanwadu ar arddull symud y robot i gwblhau ei dasgau.
Defnyddiodd y tîm flaenoriaeth symudiadau gwrthwynebus (AMPs), a ddefnyddir yn draddodiadol i steilio cymeriadau animeiddiedig cyfrifiadurol, i ymgorffori dynwared symudiadau dynol yn eu piblinell atgyfnerthu.
Mae dysgu atgyfnerthu yn ei gwneud yn ofynnol i dimau fodelu tasgau mewn efelychiadau ar gyfer hyfforddiant. I wneud hyn, mae TRI yn defnyddio cynllunydd model ar gyfer arddangosiadau yn hytrach na gweithrediadau o bell. Mae'n galw'r broses hon yn "ddysgu atgyfnerthu dan arweiniad cynllun."
Mae TRI yn honni y gall defnyddio'r cynlluniwr wneud teithiau pellter hir sy'n anodd eu gweithredu o bell yn bosibl. Gall y tîm hefyd gynhyrchu unrhyw nifer o arddangosiadau yn awtomatig, gan leihau dibyniaeth ei biblinell ar fewnbwn dynol, sy'n dod â TRI yn agosach at gynyddu nifer y tasgau y gall Punyo eu trin.
Er bod robot gwasanaeth meddalwedd Punyo yn dal yn ei fabandod ac mae angen gwella ei berfformiad ym mhob agwedd, mae ei ragolygon cymhwyso yn eang, ac mae cysyniad dylunio a llwybr technegol Punyo hefyd yn darparu syniadau newydd ar gyfer y diwydiant.