מערכת TWIST: טכנולוגיית לכידת תנועה (MoCap) מחוללת מהפכה בבקרת רובוטים דמויי אדם – תמונה: Xpert.Digital
מערכת חיקוי גוף מלא המופעלת מרחוק: אינטראקציה בין אדם לרובוט בזמן אמת תשנה את הרובוטיקה.
תנועות אנושיות עבור רובוטים: הפוטנציאל של מערכת TWIST
מדענים השיגו פריצת דרך משמעותית בפיתוח מערכות הפעלה מרחוק עבור רובוטים אנושיים. באמצעות טכנולוגיית לכידת תנועה, רובוטים אנושיים יכולים כעת לבצע תנועות אנושיות בזמן אמת. חדשנות זו מאפשרת שליטה מדויקת ואינטואיטיבית ברובוטים, המייצגת צעד חשוב לקראת פיתוח רובוטים בעלי מיומנות גוף מלאה. ראויה לציון במיוחד המערכת החדשה TWIST (מערכת חיקוי גוף מלאה מרחוק), המעבירה את תנועות הגוף המלאות של אדם לרובוט, ובכך פותחת עידן חדש של אינטראקציה בין אדם לרובוט.
קשור לזה:
יסודות של טלאופרטיישן מבוסס לכידת תנועה
טל-אופרציה מתייחסת לשליטה מרחוק במכונות והיא בעלת חשיבות מיוחדת בתחום הרובוטיקה. מערכות טל-רובוטיות משמשות כאשר סביבת העבודה רחוקה מדי, קטנה מדי, גדולה מדי או מסוכנת מדי עבור בני אדם. הניתוק המרחבי בין האדם (המפעיל) לרובוט (טל-אופרטור) מאפשר יישומים בתחומים שונים כגון ניתוחים זעיר פולשניים, סילוק פצצות ויישומי חלל.
טכנולוגיית לכידת תנועה (MoCap) מהווה את הבסיס למערכות טלפוניה מודרניות. טכנולוגיה זו מאפשרת הקלטות וסימולציות מפורטות של תנועות אנושיות, ומאפשרת דיגיטציה של יחידים או קבוצות שלמות של אנשים. התנועות שנלכדו עוברות עיבוד חכם וניתן להשתמש בהן להנפשת גופים ותנועותיהם.
כיצד פועלת טכנולוגיית לכידת תנועה
טכנולוגיית לכידת תנועה עוקבת ומקליטה במדויק את תנועות הגוף של אנשים אמיתיים באמצעות חליפה מיוחדת המצוידת בטושים ומערכות אופטיות. תהליך זה אוסף נתוני תנועה מכל חלקי הגוף - לא רק מזרועות, ידיים, רגליים וכפות רגליים, אלא גם פלג הגוף העליון, הירכיים והראש. נתונים מקיפים אלה מומרים לאחר מכן לפקודות שרובוטים אנושיים יכולים לבצע באמצעות בינה מלאכותית (AI).
מערכת TWIST: פריצת דרך בתחום הטלפוניה הרובוטית
מערכת TWIST, שפותחה באוניברסיטת סטנפורד ובאוניברסיטת סיימון פרייזר, מייצגת התקדמות משמעותית בתחום הטלפוניה של רובוטים דמויי אדם. היא משלבת טכנולוגיית לכידת תנועה עם שיטות של למידת חיזוק ולמידת חיקוי.
"אנחנו רוצים שבני אדם יהיו בעלי אותה רמת מיומנות גופנית כמו בני אדם", מסבירה יאנג'י דה, המחברת הראשית של מחקר TWIST. "דמיינו מטבח מבולגן. בני אדם יכולים להחזיק דברים בשתי ידיים ולהשתמש ברגליהם כדי להזיז מכשולים, כמו סל על הרצפה. בני אדם יכולים גם לפתוח את הדלת בעזרת צידי גופם או המרפקים. אנחנו רוצים שבני אדם יוכלו לעשות את אותו הדבר על ידי חיקוי ישיר של בני אדם."
יישום טכני של TWIST
מערכת TWIST מורכבת משלושה מרכיבים חיוניים:
- איסוף נתונים ומיקוד מחדש: באמצעות מיקוד מחדש מקוון ולא מקוון, תנועות אנושיות מותאמות לרובוט. זה מושג באמצעות שידור אופטימלי של מיקומי מפרקים וכיווני תנועה תלת-ממדיים, כאשר גם כיוון הגוף ומיקום כף הרגל מותאמים בזמן אמת.
- אימון בקרים בסימולציה: TWIST משתמש בגישה דו-שלבית עם מתודולוגיה של "מורה-תלמיד":
- לבקר ה"מורה" יש גישה מועדפת לתנועות ייחוס עתידיות, המאפשרת לו לתכנן תנועות חלקות יותר.
- הבקר "התלמיד" מאומן באמצעות שילוב של למידת חיזוק (RL) ושיבוט התנהגות (BC) ויכול לגשת רק למידע על תנועה נוכחית.
- בקר גוף מלא: הבקר המאומן מאפשר לרובוט לנצל את כל דרגות החופש תוך שמירה על שיווי משקל. התוצאה היא תנועות טבעיות יותר ודמויות אדם.
בניסויים עם הרובוט ההומנואידי G1 של יוניטרי, גילו החוקרים כי די היה בכך כדי ללכוד תנועות של כל הגוף ולהעביר אותן במדויק למפרקי הרובוט, תוך הבטחת תיאום תנועות הגפיים השונות.
קשור לזה:
אתגרים בטלאופרטיה דמוית אדם
פיתוח מערכות טלפוניה עבור רובוטים אנושיים מציב בפני חוקרים מספר אתגרים מורכבים:
גישור על פער ההתגלמות
אתגר מרכזי הוא גישור על "פער ההתגלמות" - ההבדלים האנטומיים בין בני אדם לרובוטים. מכיוון שלרובוטים יש פרופורציות, תצורות מפרקים ותכונות פיזיות שונות מאלה של בני אדם, העברה ישירה של תנועות אנושיות אינה אפשרית בקלות.
שיווי משקל וקואורדינציה של כל הגוף
מעקב אחר כל הגוף באמצעות מערכת הומנואידית דורש לא רק שליטה מדויקת במפרקים בודדים, אלא גם שמירה דינמית על שיווי משקל במהלך תנועות מורכבות. מערכות טלפוניה קונבנציונליות מתמקדות לעתים קרובות רק בתנועות מבודדות כמו תנועה או מניפולציה, בעוד ש-TWIST מאפשר תנועות מתואמות של כל הגוף.
השהייה ומשוב חושי
מערכות טלפוניה חייבות להתגבר על בעיות כגון השהייה (השהיית זמן) ומגבלות במשוב חושי. גורמים אלה עלולים לפגוע בסנכרון של פעולות אנושיות עם תגובות רובוטיות.
יישומים מגוונים של טלאופרטיישן באמצעות לכידת תנועה
ניתוח מרחוק מבוסס לכידת תנועה של רובוטים דמויי אדם פותח אפשרויות יישום רבות:
מצבים מסוכנים ופעולות חילוץ
בסביבות מסוכנות, ניתן להשתמש ברובוטים המופעלים מרחוק במקום בבני אדם, למשל בסילוק תחמושת נפץ (EOD). בין השנים 2015 ו-2020, היו כ-2,000 פעולות EOD מדי שנה בממלכה המאוחדת בלבד, דבר המדגיש את הצורך בחלופות בטוחות.
משימות מניפולציה מורכבות
רובוטים דמויי אדם יכולים לבצע משימות מניפולציה מורכבות באמצעות ניתוח מרחוק, למשל בסביבות לא מובנות כמו מטבחים או סדנאות. יכולתם לתאם את השימוש בכל גופם, כולל זרועות, ידיים, רגליים וכפות רגליים, מציעה יתרונות מכריעים בהקשר זה.
רובוטיקה חברתית ויכולת הבעה
עבור רובוטים חברתיים דמויי אדם, היכולת לבצע תנועות אקספרסיביות היא חיונית. מערכת OCRA (אלגוריתם מיקוד מחדש הניתן להתאמה אישית מבוסס אופטימיזציה), שפותחה ב-MPI, מאפשרת מיפוי תנועה בזמן אמת בין שרשראות קינמטיות שונות, וכתוצאה מכך תנועות אינטואיטיביות ודמויות אנוש.
גישות חלופיות והשוואה בין מערכות שונות
מלבד TWIST, ישנן גישות שונות נוספות לטלפוניה מבוססת לכידת תנועה:
מערכות מבוססות IMU
ישנם חוקרים המשתמשים במערכות לכידת תנועה מבוססות IMU (יחידת מדידה אינרציאלית), שהן ניידות וזולות יותר ממערכות אופטיות. טכנולוגיה זו משמשת, למשל, לתפעול מרחוק של משימות מניפולציה של תנועה, המשלבות תנועה ומניפולציה.
גישות מבוססות רשתות נוירונים
גישה חלופית משתמשת ברשתות עצביות כדי ללמוד מיפוי בין נתוני החיישנים מחליפת לכידת התנועה לבין המיקומים הזוויתיים של מפעילי הרובוט. שיטה זו אינה דורשת מודל אנליטי או מתמטי קודם של הרובוט ולכן ניתן ליישם אותה על זיווגים שונים של אדם-רובוט.
מערכות לחלקי גוף ספציפיים
בנוסף למערכות הפעלה מרחוק של כל הגוף, קיימות גם מערכות ייעודיות המתמקדות בחלקי גוף ספציפיים, כגון לכידת תנועה דו-ידנית. מערכות אלו ממלאות תפקיד חשוב בבקרה מדויקת של רובוטים ביוניים דו-ידניים למשימות מניפולציה עדינות.
קשור לזה:
התקדמות אחרונה ותחזית לעתיד
פיתוח מערכות טלפוניה עבור רובוטים דמויי אדם מתקדם במהירות. בנוסף ל-TWIST, חוקרים הציגו לאחרונה מערכות חדשניות נוספות:
H2O: מאדם לאדם
מערכת H2O מאפשרת הפעלה מרחוק בזמן אמת של רובוט דמוי אדם לחלוטין באמצעות מצלמת RGB בלבד. היא משתמשת במסגרת מבוססת RL ובתהליך "sim-to-data" כדי לסנן ולבחור תנועות מתאימות עבור רובוטים דמויי אדם.
טלפוניה נתמכת במציאות רבודה
חוקרים חוקרים גם כיצד מציאות רבודה (AR) יכולה לתמוך בניתוח מרחוק מבוסס לכידת תנועה. על ידי הצגת ייחוס וירטואלי של הזרוע האנושית לצד זרוע הרובוט, משתמשים יכולים להבין טוב יותר את מיפוי התנועה.
בינה מלאכותית ולכידת תנועה: עתיד האינטראקציה בין אדם לרובוט
ניתוח מרחוק מבוסס לכידת תנועה של רובוטים אנושיים התקדמה במידה ניכרת בשנים האחרונות. מערכות כמו TWIST מייצגות צעד משמעותי קדימה בכך שהן מאפשרות לרובוטים לבצע תנועות גוף מלאות בזמן אמת, דמויות אדם.
השילוב של טכנולוגיית לכידת תנועה ושיטות בינה מלאכותית מתקדמות כמו למידת חיזוקים ושיבוט התנהגות פותח אפשרויות חדשות לאינטראקציה בין אדם לרובוט. רובוטים דמויי אדם יכולים כעת לבצע לא רק תנועות מבודדות, אלא גם פעולות מתואמות של כל הגוף, מה שמאפשר מיומנות ויכולת הבעה גדולים יותר.
בעתיד, טכנולוגיות אלו יוכלו להרחיב משמעותית את השימוש ברובוטים דמויי אדם בסביבות מסוכנות, למשימות מניפולציה מורכבות ובהקשרים חברתיים. השיפור המתמיד בדיוק, בחוסן ובידידותיות למשתמש של מערכות הפעלה מרחוק יסייע לצמצם עוד יותר את הפער בין יכולות אנושיות לביצוע רובוטי.
קשור לזה:
שותף השיווק והפיתוח העסקי הגלובלי שלך
☑️ שפת העסקים שלנו היא אנגלית או גרמנית
☑️ חדש: התכתבות בשפת האם שלך!
Konrad Wolfenstein
אני והצוות שלי שמחים לעמוד לרשותכם כיועצים האישיים שלכם.
ניתן ליצור איתי קשר על ידי מילוי טופס יצירת הקשר כאן wolfenstein@xpert.digital:או פשוט להתקשר אליי למספר 49 7348 4088 965+. כתובת הדוא"ל שלי היא
אני מצפה בקוצר רוח לפרויקט המשותף שלנו.
