Hvordan Pleo Works

{h1}

Pleo er en ny robot livsform, der ligner en baby camarasaurus. Find ud af, hvordan pleo arbejder og lær om teknologien bag pleo-robotten.

Med ordene fra John Sosoka, Chief Technical Officer i Ugobe, har mange af dagens forbrugerroboter "virkelig fejret at være en robot... Hvis man ser på Roboraptor eller Sony AIBO, er det sej over dem, at de er en robot." Så er der Pleo, Ugobes nye robotlivsform. Pleo fejrer at være en dinosaur.

Robot Billedgalleri

I stedet for at have en boxy krop og lemmer med synlige led, ligner Pleo en baby Camarasaurus. Camarasaurus var a sauropod, eller en stor, plante-spise, firbenet dinosaur. Camarasaurus boede omkring 150 millioner år siden i hvad der nu er Nordamerika og Europa. De kunne vokse til mere end 60 fod (18 meter) i længden og veje omkring 40.000 pund (18 tons). Men spædbørn af arten, der klækkede fra æg, var små - omkring Pleos størrelse.

I modsætning til ægte dinosaurer har Pleo ikke rigtig et køn. "Det er ikke nødvendigvis en han, men [han] er bare let for mig," siger Sosoka. For konsistens antager vi, at også Pleo er mandlig. For de første fem til ti minutter af sit liv virker Pleo som en hatchling, langsomt åbner øjnene og vender sig til lyset. Så i 30 til 45 minutter er han et spædbarn, langsomt og forsigtigt udforsket og vender sig til verden omkring ham. Derefter er han ung. Han grazes, går, sniffs, spiller og wiggles. Han udforsker verden, reagerer på mennesker og andre Pleos, og interagerer med sit miljø.

Det kræver mere end blot et realistisk lag af kunstig hud, der gør denne proces til virkelighed levende i stedet for robot. Og mens Pleo har mange af de samme komponenter, som andre robotter gør, arbejder de sammen med et lidt andet formål - for at skabe livets illusion. I stedet for bare at oprette en funktionel robot skaber de en overbevisende repræsentation af en baby dinosaur.

I denne artikel undersøger vi teknologien bag Pleo. Vi starter med et kig på, hvordan Pleo kom til at være, og hvorfor han ligner en Camarasaurus i stedet for en T. Rex eller Utahraptor.

Følsom hud

Ugobe har bemærket, at farven på Pleos hud kan begynde at slides af med brug. Virksomheden foreslår et par tricks for at beskytte Pleos pigment. Den ene er at anvende et lille babypulver - det skærer ned på friktion. En anden er at pet Pleo forsigtigt med din hånd, ikke med dine fingernegle.

En Baby Camarasaurus

Camarasaurusen: fire ben, en lang hals,

Camarasaurusen: fire ben, en lang hals,

Ideen til en baby dinosaur kom fra Caleb Chung, co-opfinder af Furby og en af ​​opfinderne bag Pleo. "[Chung havde] skabt tons og tonsvis af... andre slags produkter, og han havde altid ønsket at lave en dinosaur," siger Sosoka. Det næste skridt var at bestemme dinosaurens arter. "Vi ønskede at gøre en quadruped, fordi de er mere stabile," forklarer Sosoka.

Foruden at være stabil, skulle Pleo være ekspressiv. Sosoka fortsætter:

Evnen til at udtrykke og interagere følelsesmæssigt var en af ​​de vigtigste ting, vi ønskede at gøre. For at kunne gøre det behøvede vi at have nogle funktioner i dinosauren... det ville gøre det nemt for folk at se følelser. Den ene store er en hale... Hvis en hund har en hale, kan du bare se, halen går op, når de er spændte, den går ned mellem deres ben, når de er bange... [hvis] de ikke er sikre på det det vågner virkelig langsomt, og så beslutter de: "Åh ja det er okay!" så vågner det.

Halen var ikke den eneste grund til, at designerne valgte at oprette en Camarasaurus. "Det har en relativt lang hals. Mange dinosaurer har ikke rigtige lange halser," siger Sosoka. "Og så havde det et ret stort hoved. Pleo hoved er større... og det er ikke helt skaleret, fordi der er mange ting at sætte ind der... men kombinationen af ​​at have halen, har en god størrelse hoved, en lang hals, den quadruped, førte os til den særlige dinosaur. "

Der var også masser af forskningsmateriale på Camarasaurus. De var rigelige i Nordamerika, så der er masser af Camarasaurus fossiler, herunder spædbarn og juvenile fossiler. "Vi kunne se, at dette ville være den faktiske størrelse dyret ville være på et sted omkring to uger gamle," siger Sosoka. "Så de kommer ud af dette store runde æg... så bliver de selvfølgelig enorme, denne gigantiske ting. Så ved at vælge dette og vælge denne størrelse er det den rigtige størrelse, at en af ​​disse ville være, hvis du kunne have en luge og løbe rundt i dit bord eller i stuen. "

Når udviklerne besluttede sig for en art, var det næste skridt at udvikle en prototype. Vi ser på, hvordan Pleo gik fra idé til virkelighed i næste afsnit.

Forhistoriske forbrugerroboter

Roboter til hjemmebrug kan virke novelle eller endda futuristiske, men butikkøbte programmerbare robotter har eksisteret i et stykke tid. For eksempel i 1980'erne var der robotter kendt som Omnibot og Robie Sr. Du kunne programmere disse robotter ved hjælp af en fjernbetjening - robotterne lagrede programmerne på kassettebånd. Nogle af dagens robotter, herunder Robosapien og Robosapien V2, er også programmerbare ved hjælp af en fjernbetjening, men de gemmer information om digital hukommelse.

Pleo Prototype

En tidligere version af Pleo -

En tidligere version af Pleo -

Det kræver meget at komme fra ideen om en dinosaur til en walking model, især når målet er, at modellen skal være særlig livlig. "Den første ide... var en ide om, hvordan vi kunne skabe meget mere naturlig og karakterbaseret animation," siger Sosoka."Vi arbejder på at udvikle en prototype for at se, om denne ide virkelig ville være effektiv... I løbet af et par måneder resulterede [en] en lille walker. Vi havde en blå walker og rød walker, og de var små, næsten som stick-figure robotter lavet af normale hobby servos og ting sådan. Men da du så dem flytte, var det meget udtryksfuldt. " Du kan se en af ​​disse vandrere i vores Pleo-video.

Det næste skridt var at tage den grundlæggende idé om en walking robot og omdanne den til en vandret dinosaur. Gør det her tale om et team af eksperter, og ikke kun eksperter i robotik. "Mange af de ting, vi har brug for, er meget, meget specialiserede," siger Sosoka. "Vi har en slags udvidet familie af entreprenører... vi er nødt til at flyve forskellige mennesker [i] fra forskellige steder for at gøre det." Holdet der arbejder på Pleo kan ændre sig fra dag til dag. "Vi har specielle AI talenter og sensor talenter og alle slags ting... Du ved ikke præcis, hvilken slags mennesker du vil løbe ind, når du er derude."

Mange af disse eksperter arbejdede for at gøre Pleo til at se ud og lyde rigtigt. Sosoka forklarer:

Afhængigt af når du kommer op på laboratoriet, kan du muligvis se en omkodningssession, når vi laver stemmer til Pleo... så har vi vores optagelsesingeniør, der arbejder med dem... så er der mennesker som billedhuggeren, hvornår vi fik den grundlæggende ide om [hvilken] dinosaur... Når vi har ideen om, hvilken dinosaur vi ønskede at repræsentere, havde vi en billedhugger, der arbejder på alle slags dinosaurskulpturer i La Brea tjæregraverne og historiske rekreationer... han ledte efter måder at gøre dette mere realistisk til.

Billedhuggeren skabte den fysiske struktur og form af Pleos termoplastiske hud. "Han lavede alle disse små mønstre for at bringe de små støt på huden, han lavede alle disse forskellige mønsterstykker," siger Sosoka. En anden ekspert skabte farverne på Pleos krop. "En anden person, vi havde, er en special-effects paint wizard," forklarer Sosoka.

Pleos livlige kvaliteter kommer også fra den måde han bevæger sig på. Vi vil se på inspirationen til Pleos adfærd næste.

servoer

En servomotor eller servo er en lille, selvstændig elektrisk motor, der omfatter gear, kredsløb og en udgangsaksel. De bruges ofte i små robotter og modelfly.

Pleo adfærd og bevægelse

Pleo er lidt mere legende, end en ægte Camarasaurus ville nok have været.

Pleo er lidt mere legende, end en ægte Camarasaurus ville nok have været.

Pleo har masser af programmering, der styrer hans bevægelser. Han kan også kombinere programmerede bevægelser for at skabe nye bevægelser baseret på hans miljø. På den måde kan han synes at have en hensigt eller et formål for sine handlinger og at udtrykke følelser. Men disse handlinger afspejler ikke nødvendigvis, hvad en ægte Camarasaurus ville gøre. "Vores mål med Pleo er ikke at være en model... af den Camarasaurus, men vi ønskede at være så videnskabeligt nøjagtige som vi kunne," siger Sosoka.

Så Ugobe-teamet arbejdede sammen med paleontologer, zoologer og andre specialister for at skabe et realistisk fundament for Pleos adfærd, samtidig med at dinosaurien blev mere nacn og legende. "[Caleb Chung] arbejdede sammen med nogle forskere for at forsøge at forstå mere om dette væsen og hvordan de levede, og hvordan de... flyttede og ideer om, hvad de måske havde lød som og sådan." Til den forskning tilføjede holdet de kvaliteter, som folk kunne lide i et kæledyr. "Sommetider er tegnet mere som en hund end en dinosaur," siger Sosoka. "Vi strømmede i lidt mere karakter der, men hvor vi kunne, forsøgte vi at gå med videnskaben og vores forståelse af det dyr."

Om det virker som en dinosaur eller en hund, kommer Pleos adfærd fra kunstig intelligens. Sosoka forklarer. "Vi har lidt hukommelse, ligesom i klassisk AI, som en perceptron eller en lille neuron. Og baseret på hvad der sker i Pleos verden [værdierne i hans hukommelse] ændres."

Disse skiftende værdier tillader forskellige Pleos at opføre sig forskelligt afhængigt af deres omgivelser. Sosoka fortsætter:

Udvælgelsen af, hvad Pleo skal gøre, er baseret på dyremodeller taget fra feltet. [Vi kan] modellere nogle af disse processer digitalt, og det er sådan, vi får nogle af den antonymøse og enkle læringsadfærd, Pleo kan udvise. Så afhængigt af, hvad Pleo oplever, vil Pleo foretage forskellige valg i, hvordan han reagerer på stimuli i fremtiden. Så hvis Pleo... altid bliver misbrugt, eller hvis han er et miljø, hvor mange skræmmende ting sker, så bliver han mindre aktiv, det bliver sværere at få ham spændt og sådan. På den anden side, hvis du har en Pleo, der bliver spillet meget, så ved du, når du spiller med ham, vil han være meget mere udtryksfuld og glad... [Han kan] hylle eller synge.

Disse ændringer i Pleos adfærd er ikke nødvendigvis permanente. Som Sosoka forklarer: "I vores design bliver Pleo ikke rigtig voksen. Han begynder virkelig ung, hvor han næppe kan vide, hvor du rører ved ham, og han begynder at forstå sin krop og derefter bevæge sig. Jeg kommer ikke forbi den sene teenagealder, så han får det ikke rigtigt på hans måder... han er stadig plastisk på den måde. Han er stadig i stand til at ændre sig. "

Sammen med Pleos lyde, som spilles gennem to højttalere i hans krop, hjælper disse bevægelser Pleo med at frembringe følelser, fra sult til glæde. Dernæst vil vi se på nogle af detaljerne for at få Pleo til at bevæge sig udtryksfuldt.

Lære at lære

Nogle af disse læringsevner er stadig i horisonten. Ugobe planlægger at frigive en downloadbar opdatering til Pleo's programmering, der vil opgradere sine læringsevner engang i løbet af 2008.

Pleos sensoriske system

Pleos sansige netværk

Pleos sansige netværk

Det tager 14 motorer at kontrollere Pleos bevægelser.Men Pleo skal gøre mere end bare gå rundt målløst. Hans bevægelser skal være målbevidste, og han skal reagere på mennesker og genstande. For at dette skal ske, har Pleo brug for sensorer - masser af sensorer.

Nogle af disse sensorer er touch sensorer. "Vi ville ikke have dig til at føle at du var ved at finde en sensor eller trykke på en knap eller noget," forklarer Sosoka, "så en af ​​de ting, vi gjorde, er at vi sætter otte kapacitive sensorer i... kapacitive touch sensorer som nogle gange ] på lys... eller på din iPod. " At finde en måde at bruge disse sensorer på var en udfordring. "Hvis du snowboarder, skal du trykke på din iPod gennem dine handsker, det virker ikke, fordi det ikke er tryk, der gør det. Det er faktisk den elektriske kobling med vandet i din krop."

Dette betød, at Pleos hud - mens det var helt nødvendigt for at få ham til at se rigtigt - kunne komme i vejen for sensorerne. Sosoka siger:

Ideen var at forsøge at tune dem, så du kunne være hårets bredde ud af Pleo's hud, og han ville opdage din touch næsten som om han havde små små hår eller noget... Det viser sig, at det er meget nemt at køre kapacitive sensorer på noget som en iPod eller en lampe, men det er meget svært at gøre kapacitive sensorer på noget under en hud, der bevæger sig og bukker, når han bevæger sig, og med motorerne overalt, med alle disse elektriske interferenser... så det faktisk endte med at tage os lang tid at afklare [interferensproblemerne].

Disse kapacitive sensorer ligner tynde metalstrimler. De er placeret på Pleos ben, ryg, skulder, hoved og under hagen. Ud over disse sensorer er:

  • En infrarød (IR) sender / modtager
  • To mikrofoner, hvor dinosaurens ægte ører ville være
  • Et farvekamera
  • En infrarød afbryder, som lader ham opdage uigennemsigtige genstande i munden
  • Tilt / shake sensorer, som registrerer ændringer i hans position
  • Jordfølere på bunden af ​​hans fødder
  • Force feedback sensorer i motorerne i hans ben

Tolkning og reaktion på alt dette input kræver et netværk af processorer og kredsløb. På næste side ser vi på, hvordan Pleo håndterer alle disse data.

Pleo's Processor

Pleos interne sensorer og kredsløb

Pleos interne sensorer og kredsløb

At få Pleo til at gøre målbevidste bevægelser og lyde begynder med at behandle al den indgang, han modtager. De otte touch sensorer er en stor kilde til information. Sosoka forklarer: "Hver af [touch sensors] har dedikeret behandling, som de kan gøre inde i en dedikeret chip."

En separat processor i Pleos hoved håndterer indgang fra området omkring den del af hans krop. Sosoka beskriver processorkraften der er placeret der:

Det er en ARM7 32-bit mikroprocessor, og den er meget kraftfuld og det er meget hurtigt... Denne processor er ansvarlig for at styre lydindgangen via Pleos to mikrofoner til binaural hørelse. [Det håndterer også] infrarød kommunikation og infrarød objekt detektion og for CMOS sensoren, kameraet sensing... der er en foto interrupter i munden, så når vi sætter noget i munden... det er uigennemsigtigt [til infrarødt lys] Pleo kan mærke det det er der. Denne processor håndterer også de to berøringssensorer der er lige der under hans hage og på toppen af ​​hovedet. Pleo's Head Pleo's lidt overdimensionerede hoved er ikke kun af hensyn til udseende. Ud over alle sensorer og processorkraft, der er opbevaret der, indeholder hovedet en motor og en gearkasse, der styrer hans øjne og mund.

Andre processorer hjælper med at gøre alt dette input til bevægelse. Sosoka forklarer:

Der er fire små, 8-bit mikroprocessorer, og de... bruges til at styre motorerne. Så de tager højdebeskrivelsesbeskrivelsen, som et vektorformat til bevægelse, og så gør de det til den faktiske bevægelse, Pleo har. De gør det ved hjælp af et servomotorsystem... de laver nogle andre husholdningsgaver, men de kører primært de 14 motorer.

Pleo's endelige mikroprocessor, en anden ARM7 23-bits processor, styrer Pleos forbindelser til computerdata fra omverdenen. "Det håndterer SD-kortet, det håndterer USB, det styrer flash data," siger Sosoka. Denne processor virker også som Pleo's overordnede hjerne. "Det styrer talerne til hovedet, taler med motorstyrerne, det handler om slags alle de andre ting der foregår derinde. Det er her Pleos personlighed og adfærd eksisterer."

På næste side ser vi på, hvordan Pleos krop udfører disse instruktioner, og vi vil udforske nogle af de udfordringer udviklingsholdet opdagede, når vi arbejdede på Pleos fysiske struktur.

Pleo's Motors, Hale og Spines

Som de fleste forbrugerroboter kører Pleo på batterier. Disse NiMH-batterier af nikkelmetalhydrid er ufleksible, og de optager meget plads, så de skal gå i den største del af Pleos krop - hans underliv. Dette gjorde realistisk bevægelse en udfordring. Sosoka forklarer:

Når du går bag din hund, laver de sig som denne S-kurve. De svinger frem og tilbage, og det er virkelig overbevisende at kunne flytte sådan. Når du sætter en pivot lige i midten af ​​en robot, mister du dette vidunderlige store rum, hvor du kan sætte alle dine brædder, batterier og alt.

Resultatet var en aftagelig batteripakke, der ikke blandede pivoten midt i Pleo's ryg. Batteriet bruger nikkelmetalhydrid (NiMH) -batterier og har en 4-timers ladetid i en times batterilevetid.

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

En anden udfordring var Pleos hale, som er centralt for udseendet af følelser. Tricket var at gøre halen bevægelig, mens den blev robust. Sosoka beskriver haleens bevægelse:

Så der er stærke ståltråde, som en lille marionet. De styrer halen. [Der er] fire ledninger, og de vandrette står imod hinanden og de vertikale. Du kan gøre hvad som helst kombination og krølle halen op. Så disse ledninger er ret stærke... Billede et stykke nylon, der løber ned indenfor alle hvirvlerne. Vi fangede det i begge ender, så det kunne absorbere noget af spændingen.

Motorer flytter disse ledninger som svar på instruktioner fra sine processorer. Motorerne bevæger også Pleos hoved, nakke og ben. Koblinger og kraft-feedback sensorer i benene hjælper med at beskytte sine komponenter og give svar på hindringer, han møder. "Pleo har koblinger i alle sine motorer, så hvis han lander på hans fødder, kan hans fødder give lidt. De overfører ikke alt pres. Disse koblinger tillader også Pleo at vide, at du knuser med [hans ben ], og så kan han græde eller halte, "siger Sosoka.

Ud af kassen har en Pleo evnen til at udforske og lære af sit miljø. Men Pleo har også evnen til at blive programmeret og tilpasset. Vi ser på, hvordan dette virker på den næste side.

Håndter forsigtigt

Pleos form og hud hjælper også med at gøre ham mere robust. "Mange af kropspanelerne er buede, og de har disse slags flotte højradiuskurver, og de har en tendens til at være meget stærkere, når du rammer dem," siger Sosoka. Pleos hud er også forholdsvis tyk og svampet, så det hjælper pude Pleo, hvis han falder.

Tilpasning af Pleo

Pleo spiller med et træningsblad. I en fremtidig Pleo-version kan folk muligvis bruge træningsbladet til at undervise Pleo-tricks.

Pleo spiller med et træningsblad. I en fremtidig Pleo-version kan folk muligvis bruge træningsbladet til at undervise Pleo-tricks.

Pleos kunstige intelligens virker inden for rammerne af sit operativsystem, Life OS. På grund af mulighederne i Life OS - hvoraf nogle vil blive implementeret i en Pleo softwareopdatering - har folk mulighed for at ændre den måde Pleo lyder og opfører sig på. Det overordnede mål er ifølge Sosoka at "give mange mennesker mulighed for at gennemføre deres vision og deres drømme... en af ​​de ting, vi bruger meget tid på, er bare at finde måder at gøre det let for folk at udtrykke deres ide om hvordan et skab som Pleo skulle handle eller skabe deres egne oplevelser omkring det. "

Den grundlæggende ide er, at undervisere, kunstnere og hobbyister kunne tilpasse Pleo ved hjælp af en digital hukommelsesenhed kendt som et SD-kort. Med et SD-kort og en kortlæser kan du oprette programmer og lyde og overføre dem fra en computer til en Pleo. Sosoka siger:

Pleo har masser af lyde, som han kan producere som reaktion på forskellige aktiviteter... De er lydkommandoer, der kan blive til mange forskellige lyde. [Disse kommandoer har] ID'er, og derfor er en af ​​de ting, vi gør, vi lader dig bare optage en WAV-fil på din computer og kalde den den rigtige ting... [og gem den som den rigtige slags fil. Og så hvis du lægger den fil på et SD-kort, og du slutter det til Pleo, vil din Pleo opføre sig som den gjorde før, bortset fra at når du normalt hører Pleo's originale lyd, vil Pleo spille hvad som helst WAV-filen er. Så når Pleo gør hans (gør dinosaur lyd) for at få din opmærksomhed eller forsøge at få dig til at fodre ham eller noget, kan du optage noget helt andet... [hvad som helst] du ønskede at gøre. "Jeg vil have en burger" eller "få mig en croissant."

En anden kommende tilpasningsmetode til Pleo indebærer at skrive et simpelt computerprogram og gemme det til et SD-kort. Ved hjælp af Scriptsproget Pawn, som er som en enklere version af C-programmeringssproget, vil folk kunne oprette deres egne Pleo-kontroller. Disse evner vil indgå i Pleo-udviklerens kit (PDK).

Mange af disse evner kommer som firmwareopgraderinger til eksisterende Pleos. Brugere vil kunne downloade opgraderingerne fra Pleo-webstedet og overføre dem til deres Pleo ved hjælp af en USB-forbindelse. Disse opgraderinger overføres direkte til Pleo's hukommelse, men brugerændringer, som nye programmer og lyde, afspilles fra SD-kort.

Disse er alle en del af Pleos fremtid - og Ugobe's fremtid. Virksomheden har ikke afsløret sit næste robotprojekt, men ifølge Sosoka: "Det vil være meget anderledes end Pleo... Pleo har et stort rum, som vi kan undersøge, og slutbrugerne kan udforske, og derfor kan vi let lade det være moden. Vi vil gøre noget med den næste livsform vil være i et helt andet rum. "

Hvis du vil vide mere om robotik og relaterede emner, kan du følge linkene på næste side.

Pleo vs Furby

Da Pleo og Furby har nogle lignende elementer og deler en medstiller - Caleb Chung - er det svært at tale om en uden at nævne den anden. Pleo er betydeligt mere avanceret end Furby. Furby havde en 8-bit controller - Pleo bruger fire af disse kun til motorstyring.

Specielt tak

tak skal du have til John SosokaUgobe 's øverste tekniske medarbejder og Julia Stemerman af SHIFT Communications for deres uvurderlige assistance med denne artikel.


Video Supplement: Work @ Pleo.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com