פורסם בתאריך: 20 במאי 2025 / עדכון מ: 20 במאי 2025 - מחבר: קונרד וולפנשטיין
מערכת הטוויסט: טכנולוגיית לכידת תנועה (MOCAP) מהפכה את השליטה ברובוטים הומנואידים-דימוי: xpert.digital
מערכת חיקוי של גוף מלא של טלפו: אינטראקציה בזמן אמת-רובוט אנושי אנו משנים את טכנולוגיית הרובוט
תנועות אנושיות לרובוטים: הפוטנציאל של מערכת הטוויסט
מדענים השיגו פריצת דרך משמעותית בפיתוח מערכות טלופיה לרובוטים הומנואידים. על ידי שימוש בטכנולוגיית לכידת תנועה, רובוטים הומנואידים יכולים כעת לבצע תנועות דמויי אדם בזמן אמת. חידוש זה מאפשר שליטה מדויקת ואינטואיטיבית על רובוטים, המהווה צעד חשוב לקראת פיתוח רובוטים עם מיומנות מלאה. טוויסט המערכת החדשה (מערכת חיקוי של גוף מלא של טלפו), המעבירה את תנועות הגוף המלאות של אדם לרובוט, היא מדהימה במיוחד ובכך מבשרת עידן חדש של אינטראקציה בין-רובוט אנושי.
מתאים לכך:
היסודות של ניתוח טלפוטו מבוסס תנועה
הטלופציה מתארת את השלט הרחוק של מכונות וחשוב במיוחד בתחום הרובוטיקה. מערכות טלרובוטיות משמשות אם מרחב העבודה רחוק מדי, קטן מדי, גדול מדי או מסוכן מדי עבור בני אדם. הניתוק המרחבי בין בני אדם (מפעיל) לרובוט (טלופרטור) מאפשר פעולות בתחומים שונים כמו ניתוח פולשני מינימלי, תיאור המודיעין או יישומי החלל.
טכנולוגיית לכידת תנועה (MOCAP) מהווה את הבסיס למערכות טלופציה מודרניות. טכנולוגיה זו מאפשרת הקלטות והדמיות מפורטות של תנועה אנושית, לפיה ניתן לדיגיטציה של אנשים פרטיים או קבוצות שלמות של אנשים. התנועות שנרשמו מעובדות בצורה מושכלת וניתן להשתמש בהן לאנימציה של גופות ותנועותיהם.
איך טכנולוגיית לכידת התנועה עובדת
בטכנולוגיית לכידת תנועה, תנועות הגוף של אנשים אמיתיים נרדפים ומוקלטים במדויק באמצעות חליפה מיוחדת עם נקודות סימון ומערכות אופטיות. נתוני תנועה של כל חלקי הגוף נאספים - לא רק על ידי זרועות, ידיים, רגליים וכפות רגליים, אלא גם על ידי גוף מטוס, ירכיים וראש. לאחר מכן מומרים נתונים מקיפים אלה לפקודות באמצעות בינה מלאכותית (AI) שיכולים לבצע רובוטים הומנואידים.
מערכת הטוויסט: פריצת דרך בטלסקופי רובוט
מערכת הטוויסט שפותחה באוניברסיטת סטנפורד ובאוניברסיטת סיימון פרייזר מהווה התקדמות משמעותית בטלפוטו הרובוט ההומנואיד.
"אנו רוצים שהומנואידים יהיו בעלי אותה רמה של כישורי גוף מלא כמו אנשים", מסביר יאנג'י זי, המחבר הראשון של מחקר הטוויסט. "דמיין מטבח לא מסודר. אנשים יכולים להחזיק דברים עם שתי ידיים ולהשתמש בכפות רגליהם כדי להזיז מכשולים, כמו סל על האדמה. בני אדם יכולים גם לפתוח את הדלת עם צידי גופם או המרפקים. אנו רוצים שהומנואידים יוכלו לעשות את אותו הדבר על ידי חיקוי ישירות."
יישום טכני של טוויסט
מערכת הטוויסט כוללת שלושה רכיבים חיוניים:
- רכישת נתונים ומיקוד מחדש: על ידי מיקוד מחדש לא מקוון ומקוון, תנועות אנושיות מותאמות לרובוט. זה נעשה על ידי העברת מיטוב של עמדות המפרק התלת -ממדיות והכיוון, לפיה מתאימים גם אוריינטציה של גוף ומיקום כף הרגל בזמן אמת.
- הכשרת בקר בסימולציה: טוויסט משתמש בגישה דו-שלבית עם מתודולוגיה של "תלמיד מורים":
- לבקר "המורה" יש גישה מיוחסת לתנועות עזר עתידיות, המאפשרות לו לתכנן תנועות חלקות.
- בקר "הסטודנט" מאומן על ידי שילוב של למידת חיזוק (RL) ושיבוט התנהגות (BC) ויכול לגשת רק למידע תנועה נוכחי.
- בקר גוף מלא: הבקר המאומן מאפשר לרובוט להשתמש בכל דרגות החופש בזמן שהאיזון מוחזק בו זמנית. התוצאה היא תנועות טבעיות יותר ואנושיות.
בבדיקות עם רובוט ה- G1 ההומנואידי מ- UNTERE, החוקרים מצאו כי הספיק לרשום תנועות גוף מלא ולהעביר אותן במדויק למפרקי הרובוט, בהבטחת תנועות הגפיים השונות.
מתאים לכך:
אתגרים בניתוח טלפוטו הומנואיד
פיתוח מערכות טלופיה לרובוטים הומנואידים מציג לחוקרים מספר אתגרים מורכבים:
גשר על פער ההתגלמות
אתגר מרכזי הוא הגישור של "פער ההתגלמות"-ההבדלים האנטומיים בין בני אדם לרובוטים. מכיוון שלרובוטים יש פרופורציות אחרות, תצורות משותפות ותכונות פיזיות מאשר בני אדם, העברה ישירה של תנועות אנושיות אינה אפשרית בקלות.
איזון ותיאום גוף מלא
מעקב אחר גוף מלא הומנואיד לא רק דורש שליטה מדויקת על המפרקים האישיים, אלא גם את התחזוקה הדינמית של איזון במהלך תנועות מורכבות. במערכות ניתוחי טלפוטו קונבנציונאליות, המוקד הוא לרוב רק בתנועות מבודדות כמו תנועה או מניפולציה, ואילו טוויסט מאפשר תנועות גוף מלאות מתואמות.
חביון ומשוב חושי
מערכות טלופציה צריכות להתגבר על בעיות כמו חביון (עיכוב זמן) והגבלות על משוב חושי. גורמים אלה יכולים להשפיע על סנכרון פעולות אנושיות עם תגובות רובוטיות.
יישומים מגוונים של לכידת תנועה טלפוטיה
ניתוח הטלפוטו המבוסס על לכידת תנועה של רובוטים הומנואידים פותח שימושים רבים אפשריים:
מצבים מסוכנים ופעולות הצלה
בסביבות מסוכנות, ניתן להשתמש ברובוטים שהופעלו בטלפלוס במקום אנשים, למשל בפיסת חומרי נפץ (EOD - סילוק פיצוץ פיצוץ). בין 2015 ל 2020 היו כ -2,000 פעולות EOD מדי שנה בבריטניה בלבד, מה שממחיש את הצורך בחלופות בטוחות.
משימות מניפולציה מורכבות
רובוטים הומנואידים יכולים לבצע משימות מניפולציה מורכבות באמצעות טלופיה, למשל בסביבות לא מובנות כמו מטבחים או סדנאות. היכולת להשתמש בגוף כולו כולל הזרועות, הידיים, הרגליים והרגליים המתואמות מציעה כאן יתרונות מכריעים.
רובוטיקה חברתית והבעה
עבור רובוטים חברתיים הומנואידים, היכולת לבטא תנועות אקספרסיביות חיונית. מערכת ה- OCRA שפותחה ב- MPI (אלגוריתם מחדש של מיקוד מחדש מבוסס אופטימיזציה מבוססת אופטימיזציה) מאפשרת תמונות תנועה בזמן אמת בין שרשראות קינמטיות שונות, מה שמוביל לתנועות אינטואיטיביות ודמויי אדם.
גישות אלטרנטיביות והשוואה בין מערכות שונות
בנוסף לטוויסט, ישנן גישות שונות אחרות לניתוח טלפוטו מבוסס תנועה:
מערכות מבוססות IMU
חלק מהחוקרים משתמשים במערכות לכידת תנועה מבוססות IMU (יחידת מדידה אינרציאלית) ניידות וזולות יותר ממערכות אופטיות. טכנולוגיה זו משמשת, למשל, להפעלת הטלפוטו של משימות מניפולציה של לוקו בהן משולבים תנועה ומניפולציה.
גישות מבוססות רשת עצבית
גישה אלטרנטיבית משתמשת ברשתות עצביות כדי ללמוד מטלה בין נתוני החיישנים של חליפת לכידת התנועה לבין עמדות הזווית של ריפוד הרובוט. שיטה זו אינה דורשת מודל אנליטי או מתמטי קודם של הרובוט ולכן ניתן ליישם אותה על זיווגים שונים של רובוט אנושי.
מערכות לחלקי גוף ספציפיים
בנוסף למערכות הפעלה בטלפוטו בגוף מלא, ישנן גם מערכות מיוחדות המתמקדות באזורים מסוימים בגוף, כמו הקלטת תנועה כפולה. מערכות אלה ממלאות תפקיד חשוב בשליטה מדויקת של רובוטים ביו -ביניים ביוניים למשימות מניפולציה משובחות.
מתאים לכך:
התקדמות אחרונה וסיכויים עתידיים
פיתוח מערכות הטלוויזיה לרובוטים הומנואידים מתקדם במהירות. בנוסף לטוויסט, החוקרים הציגו לאחרונה מערכות חדשניות נוספות:
H2O: אנושי להומנואיד
מערכת H2O מאפשרת רק את הטלפוטיה בזמן אמת של רובוט הומנואידי שלם עם מצלמת RGB. הוא משתמש במסגרת מבוססת RL ובתהליך "sim-to-data" כדי לסנן ולבחור תנועות מתאימות לרובוטים הומנואידים.
ניתוח טלפוטו נתמך על ידי AR
החוקרים חוקרים גם כיצד מציאות מוגברת (AR) יכולה לתמוך בטלפונים מבוססי MoCAP. על ידי הדמיה של התייחסות וירטואלית של הזרוע האנושית בנוסף לזרוע הרובוט, המשתמשים יכולים להבין טוב יותר תמונות תנועה.
לכידת KI ותנועה: עתיד האינטראקציה בין אנושי-רובוט
ניתוח הטלפוטו המבוסס על לכידת תנועה של רובוטים הומנואידים התפתח במידה ניכרת בשנים האחרונות. מערכות כמו טוויסט מסמנות התקדמות משמעותית על ידי מאפשרת לרובוט לבצע תנועות גוף מלא דמוי אנושי בזמן אמת.
השילוב של טכנולוגיית לכידת תנועה ושיטות AI מתקדמות כמו למידה חיזוק והתנהגות שיבוט פותח הזדמנויות חדשות לאינטראקציה בין-רובוט אנושי. רובוטים הומנואידים יכולים כעת לא רק לבצע תנועות מבודדות, אלא גם לתאם פעולות גוף מלא המאפשרות מיומנות וביטוי גבוהים יותר.
בעתיד, טכנולוגיות אלה יכולות להרחיב משמעותית את השימוש ברובוטים הומנואידים בסביבות מסוכנות, עם משימות מניפולציה מורכבות והקשרים חברתיים. השיפור המתמיד של דיוק, איתנות וידידותי משתמש של מערכות טלופציה יסייע בהפחתת הפער בין יכולות אנושיות לביצוע רובוטי.
מתאים לכך:
השותף הגלובלי שלך לשיווק ופיתוח עסקי
☑️ השפה העסקית שלנו היא אנגלית או גרמנית
☑️ חדש: התכתבויות בשפה הלאומית שלך!
קונרד וולפנשטיין
אני שמח להיות זמין לך ולצוות שלי כיועץ אישי.
אתה יכול ליצור איתי קשר על ידי מילוי טופס יצירת הקשר או פשוט להתקשר אליי בטלפון +49 89 674 804 (מינכן) . כתובת הדוא"ל שלי היא: וולפנשטיין ∂ xpert.digital
אני מצפה לפרויקט המשותף שלנו.
