Pleo:um camarassauro robótico Foto cedida por Ugobe p Nas palavras de John Sosoka, diretor técnico da Ugobe, muitos dos robôs de consumo de hoje "realmente comemoraram ser um robô ... se você olhar para o Roboraptor ou Sony AIBO, o legal sobre eles [é] que [são] um robô. "Então há o Pleo, A nova forma de vida robótica de Ugobe. Pleo comemora ser um dinossauro.
p Ao contrário dos dinossauros reais, O Pleo realmente não tem gênero. "Não é necessariamente um ele, [mas "ele"] é fácil para mim, "diz Sosoka. Para consistência, vamos assumir que Pleo é homem, também. Nos primeiros cinco a 10 minutos de sua vida, Pleo atua como um filhote, abrindo lentamente os olhos e se acostumando com a luz. Então, por 30 a 45 minutos, ele é uma criança, lenta e hesitantemente explorando e se acostumando com o mundo ao seu redor. Depois disso, ele é um jovem. Ele roça, anda em, cheira, brinca e mexe. Ele explora o mundo, responde a pessoas e outros Pleos, e interage com seu ambiente. p É preciso mais do que apenas uma camada realista de pele artificial para fazer esse processo parecer real em vez de robótico. E embora o Pleo tenha muitos dos mesmos componentes de outros robôs, eles trabalham juntos com um propósito ligeiramente diferente - criar a ilusão de vida. Em vez de apenas criar um robô funcional, eles criam uma representação convincente de um dinossauro bebê. p Neste artigo, vamos explorar a tecnologia por trás do Pleo. Começaremos dando uma olhada em como o Pleo surgiu e por que ele se parece com um Camarassauro em vez de um T. Rex ou Utahraptor. Pele sensível
Ugobe notou que a cor da pele do Pleo pode começar a desaparecer com o uso. A empresa sugere alguns truques para proteger o pigmento do Pleo. Uma é aplicar um pouco de talco para bebês - ele diminui o atrito. Outra é acariciar o Pleo suavemente com a mão, não com as unhas.
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O Camarassauro:quatro patas, um longo pescoço, Foto cedida por Ugobe p A ideia de um dinossauro bebê veio de Caleb Chung, co-inventor do Furby e um dos inventores do Pleo. "[Chung] criou toneladas e toneladas de ... outros tipos de produtos, e ele sempre quis fazer um dinossauro, "Sosoka diz. O próximo passo foi determinar a espécie do dinossauro." Queríamos fazer um quadrúpede porque eles são mais estáveis, "Sosoka explica.
p Além de ser estável, O Pleo precisava ser expressivo. Sosoka continua:
A capacidade de expressar e interagir emocionalmente era uma das coisas principais que queríamos fazer. A fim de fazer isso, precisávamos ter alguns recursos no dinossauro ... que tornassem fácil para as pessoas verem as emoções. O único grande é um rabo ... Se um cachorro [tem] um rabo, você pode apenas ver, a cauda sobe quando eles estão excitados, desce entre as pernas quando eles estão com medo ... [se] eles não têm certeza, então balança bem devagar, e então eles decidem, "Oh sim, está tudo bem! ", então ele abana. p A cauda não foi a única razão pela qual os designers escolheram criar um Camarassauro. "Ele tem um pescoço relativamente longo. Muitos dinossauros não têm pescoços realmente longos, "diz Sosoka." E então tinha uma cabeça bastante grande. A cabeça do Pleo é maior ... e não está perfeitamente dimensionada porque há um monte de coisas para colocar lá ... mas a combinação de querer ter a cauda, tem uma cabeça de bom tamanho, um longo pescoço, o quadrúpede, nos levou a esse dinossauro em particular. " p Também havia muito material de pesquisa sobre o Camarassauro. Eles eram abundantes na América do Norte, então, há muitos fósseis de Camarassauro, incluindo fósseis infantis e juvenis. "Pudemos ver que esse seria o tamanho real que o animal teria em torno de duas semanas de idade, "Sosoka diz." Então eles saem desta grande, ovo redondo ... então é claro que eles crescem e ficam enormes, essa coisa gigantesca. Então, ao escolher isso e escolher esse tamanho, é do tamanho real que um desses teria se você pudesse ter uma escotilha e correr ao redor de sua mesa ou sala de estar. " p Depois que os desenvolvedores decidiram sobre uma espécie, a próxima etapa foi desenvolver um protótipo. Veremos como o Pleo passou da ideia à realidade na próxima seção. Robôs de consumo pré-históricos
Robôs para uso doméstico podem parecer novos ou até futurísticos, mas comprado em loja, robôs programáveis já existem há algum tempo. Por exemplo, nos anos 1980, havia robôs conhecidos como Omnibot e Robie Sênior. Você poderia programar esses robôs usando um controle remoto - os robôs armazenavam os programas em fitas cassete. Alguns dos robôs de hoje, incluindo Robosapien e Robosapien V2, também são programáveis usando um controle remoto, mas eles armazenam informações na memória digital.
Uma versão anterior do Pleo - Foto cedida por Ugobe p É muito difícil passar da ideia de um dinossauro a um modelo ambulante, especialmente quando o objetivo é que o modelo seja particularmente realista. "A primeira ideia ... foi uma ideia sobre como poderíamos criar animações muito mais naturais e baseadas em personagens, "Sosoka diz." Estávamos trabalhando no desenvolvimento de um protótipo para ver se essa ideia seria realmente eficaz ... Ao longo de alguns meses, [isso] resultou em um pequeno andador. Tínhamos um andador azul e um andador vermelho, e eles eram pequenos, quase como robôs bonecos feitos de servos normais de hobby e coisas assim. Mas quando você os viu se movendo, foi muito expressivo. "Você pode ver um desses caminhantes em nosso vídeo do Pleo.
p O próximo passo foi pegar a ideia básica de um robô ambulante e transformá-lo em um dinossauro ambulante. Isso envolveu uma equipe de especialistas, e não apenas especialistas em robótica. "Muitas das coisas de que precisamos são muito, muito especializado, "Sosoka diz." Temos uma espécie de grande família de empreiteiros ... temos que levar pessoas de diferentes lugares para fazer isso. "A equipe que trabalha no Pleo pode mudar de um dia para o outro." Temos especialidades especiais. Talentos de IA e talentos sensoriais e todos os tipos de coisas ... Você não sabe exatamente que tipo de pessoa vai encontrar quando estiver lá fora. "
p Muitos desses especialistas trabalharam para que o Pleo parecesse e soasse real. Sosoka explica: Dependendo de quando você aparece no laboratório, você pode ver uma sessão de recodificação quando estamos fazendo vozes para o Pleo ... então temos nosso engenheiro de gravação que trabalha com eles ... então há pessoas como o escultor que quando tivemos a ideia básica de [qual] dinossauro .. . Assim que tivermos a ideia de qual dinossauro queríamos representar, tivemos um escultor que trabalha em todos os tipos de esculturas de dinossauros nos poços de alcatrão de La Brea e recriações históricas ... ele estava procurando maneiras de tornar isso mais realista. p O escultor criou a textura física e a forma da pele termoplástica do Pleo. "Ele fez todos esses pequenos padrões para destacar as pequenas saliências na pele, ele fez todas essas peças de padrões diferentes, "Sosoka diz. Um especialista diferente criou os padrões de cores no corpo do Pleo." Outra pessoa que tínhamos é um mago da pintura de efeitos especiais, "Sosoka explica. p As qualidades naturais do Pleo também vêm da maneira como ele se move. A seguir, veremos a inspiração para o comportamento do Pleo. Servos
Um servomotor, ou servo, é um pequeno, motor elétrico autônomo que inclui engrenagens, circuitos e um eixo de saída. Eles são freqüentemente usados em pequenos robôs e aeromodelos.
O Pleo é um pouco mais brincalhão do que um camarassauro real provavelmente teria sido. Foto cedida por Ugobe p O Pleo possui muita programação que controla seus movimentos. Ele também pode combinar movimentos programados para criar novos movimentos baseados em seu ambiente. Dessa maneira, ele pode parecer ter uma intenção ou um propósito para suas ações e para expressar emoções. Mas essas ações não refletem necessariamente o que um camarassauro real faria. "Nosso objetivo com o Pleo não é ser um modelo ... daquele camarassauro, mas queríamos ser o mais cientificamente precisos que pudéssemos, "diz Sosoka.
p Então, a equipe da Ugobe trabalhou com paleontólogos, zoólogos e outros especialistas para criar uma base realista para o comportamento do Pleo e, ao mesmo tempo, tornar o dinossauro mais pessoal e brincalhão. "[Caleb Chung] trabalhou com alguns cientistas para tentar entender mais sobre esta criatura e como eles viviam e como eles ... se moviam e ideias sobre como eles podem ter soado e coisas assim." Para essa pesquisa, a equipe acrescentou as qualidades que as pessoas podem gostar em um animal de estimação. "Às vezes, o personagem é mais parecido com um cachorro do que um dinossauro, "diz Sosoka, "Nós espalhamos um pouco mais de personagem lá, mas onde quer que pudéssemos, tentamos ir com a ciência e nossa compreensão daquele animal. "
p Seja agindo como um dinossauro ou um cachorro, O comportamento do Pleo vem da inteligência artificial. Sosoka explica. "Temos um pouco de memória, mais ou menos como na IA clássica, como um perceptron ou um pequeno neurônio. E com base no que acontece no mundo do Pleo [os valores em sua memória] mudam. " p Esses valores variáveis permitem que diferentes Pleos se comportem de maneira diferente, dependendo de seu ambiente. Sosoka continua: A seleção do que o Pleo fará é baseada em modelos animais retirados do campo. [Podemos] modelar alguns desses processos digitalmente, e é assim que obtemos alguns dos comportamentos de aprendizagem simples e antônimos que o Pleo pode exibir. Portanto, dependendo das experiências do Pleo, que o Pleo fará escolhas diferentes em como ele responderá aos estímulos no futuro. Então se o Pleo ... está sempre sendo abusado ou se ele é um ambiente onde acontecem muitas coisas assustadoras, então ele se tornará menos ativo, será mais difícil deixá-lo animado e coisas assim. Por outro lado, se você tem um Pleo que toca muito, então você sabe que quando tocar com ele ele ficará muito mais expressivo e feliz ... [Ele pode] uivar ou cantar. p Essas mudanças no comportamento do Pleo não são necessariamente permanentes. Como Sosoka explica, "Em nosso design, O Pleo não chega a ser totalmente adulto. Ele começa muito jovem, onde ele mal pode saber onde você o está tocando, e ele começa a entender seu corpo e então se mover. Pleo não passa do final da adolescência, então ele realmente não entende isso em seus caminhos ... ele ainda é plástico dessa forma. Ele ainda é capaz de mudar. " p Junto com os sons do Pleo, que são tocados por dois alto-falantes em seu corpo, esses movimentos ajudam o Pleo a transmitir a aparência das emoções, da fome à alegria. Próximo, veremos alguns detalhes sobre como fazer o Pleo se mover de maneira expressiva. Aprendendo a aprender
Algumas dessas habilidades de aprendizagem ainda estão no horizonte. Ugobe planeja lançar uma atualização para download na programação do Pleo que atualizará suas habilidades de aprendizado em 2008.
Rede sensorial do Pleo Foto cedida por Ugobe p São necessários 14 motores para controlar os movimentos do Pleo. Mas o Pleo tem que fazer mais do que andar sem rumo. Seus movimentos devem ser determinados, e ele tem que responder a pessoas e objetos. Para que isso aconteça, O Pleo precisa de sensores - muitos sensores.
p Alguns desses sensores são sensores de toque. "Não queríamos que você sentisse que estava encontrando um sensor ou apertando um botão ou algo assim, "Sosoka explica, "então, uma das coisas que fizemos foi colocar oito sensores capacitivos em ... sensores de toque capacitivos como às vezes [estão] acesos ... ou no seu iPod." Encontrar uma maneira de usar esses sensores foi um desafio. "Se você está praticando snowboard, pressiona o iPod através das luvas, não funciona porque não é a pressão que o faz. Na verdade, é o acoplamento elétrico com a água em seu corpo. "
p Isso significava que a pele do Pleo - embora completamente necessária para fazê-lo parecer real - poderia atrapalhar os sensores. Sosoka diz: A ideia era tentar ajustá-los para que ficasse a um fio de cabelo da pele do Pleo, e ele detectaria o seu toque quase como se tivesse pequenos cabelos ou algo assim ... Bem, acontece que é muito fácil executar sensores capacitivos em algo como um iPod ou uma lâmpada, mas é muito difícil fazer sensores capacitivos em algo sob a pele que se move e se dobra conforme ele se move, [e] com os motores em todos os lugares, com todas essas interferências elétricas ... então na verdade acabou demorando muito para resolvermos [os] problemas de interferência. p Esses sensores capacitivos parecem finos, tiras de metal. Eles estão localizados nas pernas do Pleo, de volta, ombro, cabeça e sob o queixo. Além desses sensores estão:
Sensores internos e circuitos do Pleo Foto cedida por Ugobe p Fazer com que o Pleo faça movimentos e sons intencionais começa com o processamento de todas as informações recebidas. Os oito sensores de toque são uma grande fonte de informações. Sosoka explica, "Cada um [dos sensores de toque] tem processamento dedicado que eles podem fazer dentro de um chip dedicado."
p Um processador separado na cabeça do Pleo controla a entrada da área ao redor dessa parte de seu corpo. Sosoka descreve o poder de processamento localizado lá:
É um microprocessador ARM7 de 32 bits, e é muito poderoso e muito rápido ... Esse processador é responsável por gerenciar a entrada de som através dos dois microfones do Pleo para audição binaural. [Ele também lida com] comunicação infravermelha e detecção de objeto infravermelho e para o sensor CMOS, a câmera detectando ... há um interruptor de foto em sua boca, então, quando colocamos algo em sua boca ... que é opaco [para a luz infravermelha], o Pleo pode sentir que está lá. Esse processador também gerencia os dois sensores de toque que estão logo abaixo de seu queixo e no topo de sua cabeça. A cabeça do Pleo A cabeça ligeiramente grande do Pleo não é apenas pela aparência. Além de todos os sensores e potência de processamento armazenados lá, a cabeça contém um motor e uma caixa de engrenagens para controlar seus olhos e boca. p Outros processadores ajudam a transformar todas essas entradas em movimento. Sosoka explica: Existem quatro pequenas, Microprocessadores de 8 bits, e aqueles ... são usados para controlar os motores. Então, eles pegam a descrição de movimento de alto nível, como um formato vetorial para movimento, e então eles o transformam no movimento real que o Pleo tem. Eles fazem isso através do uso de um sistema servo motor ... eles fazem algumas outras tarefas domésticas, mas eles estão operando principalmente os 14 motores. p O microprocessador final do Pleo, outro processador ARM7 de 23 bits, rege as conexões do Pleo com os dados do computador do mundo externo. "Ele lida com o cartão SD, ele lida com o USB, ele gerencia os dados flash, "Sosoka diz. Este processador também atua como o cérebro geral do Pleo." Ele gerencia a fala com a cabeça, conversando com os controladores do motor, lida com todas as outras coisas que estão acontecendo lá. É aí que a personalidade e o comportamento do Pleo existem. " p Na próxima página, veremos como o corpo do Pleo cumpre essas instruções, e exploraremos alguns dos desafios que a equipe de desenvolvimento descobriu ao trabalhar na estrutura física do Pleo.
p Outro desafio foi a cauda do Pleo, o que é fundamental para o surgimento das emoções. O truque era fazer a cauda móvel e ao mesmo tempo robusta. Sosoka descreve o movimento da cauda: Portanto, há fios de aço fortes, como uma pequena marionete. Eles controlam a cauda. [Existem] quatro fios, e as horizontais se opõem e as verticais. Você pode fazer qualquer combinação e enrolar a cauda. Então esses fios são bem fortes ... Imagine um pedaço de náilon escorrendo por dentro de todas as vértebras. Capturamos em ambas as extremidades para que pudesse absorver um pouco da tensão. p Os motores movem esses fios em resposta às instruções de seus processadores. Os motores também movem a cabeça do Pleo, pescoço e pernas. Embreagens e sensores de feedback de força em suas pernas ajudam a proteger seus componentes e fornecem respostas aos obstáculos que ele encontra. "O Pleo tem embreagens em todos os seus motores para que se ele cair de pé, seus pés podem ceder um pouco. Eles não transmitem toda a pressão. Essas garras também permitem que o Pleo saiba que você está mexendo com [a perna dele], e então ele pode gritar ou mancar, "Sosoka diz. p Sai da caixa, um Pleo tem a capacidade de explorar e aprender com seu ambiente. Mas o Pleo também pode ser programado e personalizado. Veremos como isso funciona na próxima página. Manuseie com cuidado
A forma e a pele do Pleo também ajudam a torná-lo mais robusto. "Muitos dos painéis da carroceria são curvos e têm essas curvas agradáveis de alto raio, e eles tendem a ser muito mais fortes quando você os atinge, "diz Sosoka. A pele do Pleo também é relativamente espessa e esponjosa, então ajuda a amortecer o Pleo se ele cair.
O Pleo brinca com uma folha de treinamento. Em uma versão futura do Pleo, as pessoas podem usar a folha de treinamento para ensinar truques ao Pleo. Foto cedida por Ugobe p A inteligência artificial do Pleo funciona dentro do contexto de seu sistema operacional, Life OS. Devido aos recursos do Life OS - alguns dos quais serão implementados em uma atualização de software do Pleo - as pessoas têm a oportunidade de mudar a maneira como o Pleo soa e se comporta. O objetivo geral, de acordo com a Sosoka, é "permitir que muitas pessoas implementem sua visão e seus sonhos ... uma das coisas em que passamos muito tempo é apenas encontrar maneiras de tornar mais fácil para as pessoas expressarem sua ideia de como uma criatura como o Pleo deve agir ou criar suas próprias experiências em torno disso. "
p A ideia básica é que os educadores, artistas e entusiastas podiam personalizar o Pleo usando um dispositivo de memória digital conhecido como cartão SD. Com um cartão SD e um leitor de cartão, você pode criar programas e sons e transferi-los de um computador para o Pleo. Sosoka diz:
O Pleo tem muitos sons que pode produzir em resposta a diferentes atividades ... São comandos de som que podem se transformar em muitos sons diferentes. [Esses comandos têm] IDs, e uma das coisas que fazemos é permitir que você grave um arquivo WAV em seu computador e nomeie-o correto ... [e salve-o como] o tipo certo de arquivo. E então, se você colocar esse arquivo em um cartão SD e conectá-lo ao Pleo, o seu Pleo vai se comportar da mesma maneira que antes, exceto que sempre que você normalmente [ouvir] o som original do Pleo, O Pleo reproduzirá qualquer arquivo WAV. Então, quando o Pleo está fazendo o seu (faz o som de um dinossauro) para chamar sua atenção ou tentar fazer com que você o alimente ou algo assim, você pode gravar algo completamente diferente ... [o que quer que] você queira fazer. "Eu quero um hambúrguer, "ou" traga-me um croissant. " p Outro método de personalização futuro para o Pleo envolve escrever um programa de computador simples e salvá-lo em um cartão SD. Usando a linguagem de script Pawn, que é como uma versão mais simples da linguagem de programação C, as pessoas poderão criar seus próprios controles do Pleo. Essas habilidades farão parte do kit do desenvolvedor do Pleo (PDK). p Muitas dessas habilidades virão como atualizações de firmware para Pleos existentes. Os usuários poderão baixar as atualizações do site do Pleo e transferi-las para o Pleo usando uma conexão USB. Essas atualizações serão transferidas diretamente para a memória do Pleo, mas as modificações do usuário, como novos programas e sons, será reproduzido a partir de cartões SD. p Tudo isso faz parte do futuro do Pleo - e do futuro da Ugobe. A empresa não revelou seu próximo projeto de robótica, mas de acordo com a Sosoka, "Será muito diferente do Pleo ... O Pleo tem um grande espaço que podemos explorar e os usuários finais podem explorar, e assim podemos deixar esse espaço amadurecer. Faremos algo com a próxima forma de vida em um espaço muito diferente. " Pleo vs. Furby
Como o Pleo e o Furby têm alguns elementos semelhantes e compartilham um co-criador - Caleb Chung - é difícil falar sobre um sem mencionar o outro. O Pleo é significativamente mais avançado do que o Furby. Furby tinha um controlador de 8 bits - o Pleo usa quatro deles apenas para o controle do motor.
Obrigado para John Sosoka , diretor técnico da Ugobe, e Julia Stemerman da SHIFT Communications por sua inestimável assistência com este artigo.
