Pleo:un Camarasaurus robótico Foto cortesía de Ugobe En palabras de John Sosoka, director técnico de Ugobe, muchos de los robots de consumo de hoy en día han "realmente celebrado ser un robot ... si nos fijamos en Roboraptor o Sony AIBO, lo bueno de ellos [es] que [son] un robot ". Luego está Pleo, La nueva forma de vida robótica de Ugobe. Pleo celebra ser un dinosaurio.
En lugar de tener un cuerpo cuadrado y extremidades con articulaciones visibles, Pleo se parece a un Camarasaurus bebé. Camarasaurus era un saurópodo , o una grande, herbívoro, dinosaurio de cuatro patas. Camarasaurus vivió hace unos 150 millones de años en lo que hoy es América del Norte y Europa. Podrían crecer hasta más de 60 pies (18 metros) de largo y pesar alrededor de 40, 000 libras (18 toneladas métricas). Pero los bebés de la especie, que nacieron de huevos, eran pequeños, aproximadamente del tamaño de Pleo.
A diferencia de los dinosaurios reales, Pleo realmente no tiene género. "No es necesariamente un él, [pero "él"] es fácil para mí, "dice Sosoka. Por coherencia, asumiremos que Pleo es hombre, también. Durante los primeros cinco a diez minutos de su vida, Pleo actúa como una cría, abriendo lentamente los ojos y acostumbrándose a la luz. Luego, durante 30 a 45 minutos, es un infante, lenta y tentativamente explorando y acostumbrándose al mundo que lo rodea. Después, es un menor. El roza, camina, olfatea, juega y se menea. Explora el mundo responde a las personas y otros Pleos, e interactúa con su entorno.
Se necesita algo más que una capa realista de piel artificial para que este proceso parezca realista en lugar de robótico. Y aunque Pleo tiene muchos de los mismos componentes que tienen otros robots, trabajan juntos con un propósito ligeramente diferente:crear la ilusión de la vida. En lugar de simplemente crear un robot funcional, crean una representación convincente de un dinosaurio bebé.
En este articulo, Exploraremos la tecnología detrás de Pleo. Comenzaremos con un vistazo a cómo surgió Pleo y por qué parece un Camarasaurus en lugar de un T. Rex o Utahraptor.
Piel sensibleUgobe ha notado que el color de la piel de Pleo puede comenzar a desaparecer con el uso. La compañía sugiere un par de trucos para proteger el pigmento de Pleo. Una es aplicar un poco de talco para bebés; reduce la fricción. Otra es acariciar a Pleo suavemente con la mano, no con las uñas.
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El Camarasaurus:cuatro patas, un cuello largo, Foto cortesía de Ugobe La idea de un dinosaurio bebé vino de Caleb Chung, co-inventor del Furby y uno de los inventores detrás de Pleo. "[Chung] había creado toneladas y toneladas de ... otros tipos de productos, y siempre había querido hacer un dinosaurio, ", Dice Sosoka. El siguiente paso fue determinar la especie de dinosaurio." Queríamos hacer un cuadrúpedo porque son más estables, "Sosoka explica.
Además de ser estable, Pleo necesitaba ser expresivo. Sosoka continúa:
La capacidad de expresarnos e interactuar emocionalmente era una de las cosas clave que queríamos hacer. Para poder hacer eso, necesitábamos tener algunas características en el dinosaurio ... que facilitaran que las personas vieran las emociones. La única grande es una cola ... Si un perro [tiene] una cola, solo puedes ver la cola sube cuando están emocionados, baja entre sus piernas cuando tienen miedo ... [si] no están seguros, se menea muy lentamente, y luego deciden, "Oh sí, ¡está bien! ", luego se menea.
La cola no fue la única razón por la que los diseñadores eligieron crear un Camarasaurus. "Tiene un cuello relativamente largo. Muchos dinosaurios no tienen cuellos realmente largos, "dice Sosoka." Y luego tenía una cabeza bastante grande. La cabeza de Pleo es más grande ... y no está perfectamente escalada porque hay muchas cosas para poner allí ... pero la combinación de querer tener la cola, tener una cabeza de buen tamaño, un cuello largo, el cuadrúpedo, nos llevó a ese dinosaurio en particular ".
También había mucho material de investigación sobre el Camarasaurus. Fueron abundantes en América del Norte, por lo que hay muchos fósiles de Camarasaurus, incluyendo fósiles infantiles y juveniles. "Pudimos ver que este sería el tamaño real que tendría el animal en algún lugar alrededor de las dos semanas de edad, "Dice Sosoka." Así que salen de este gran huevo redondo ... luego, por supuesto, crecen hasta ser enormes, esta cosa gigantesca. Entonces, al elegir este y elegir este tamaño, es el tamaño real que tendría uno de estos si pudieras tener una trampilla y correr alrededor de tu mesa o sala de estar ".
Una vez que los desarrolladores se decidieron por una especie, el siguiente paso fue desarrollar un prototipo. Veremos cómo Pleo pasó de la idea a la realidad en la siguiente sección.
Robots de consumo prehistóricosLos robots para uso doméstico pueden parecer novedosos o incluso futuristas, pero comprado en la tienda, Los robots programables han existido por un tiempo. Por ejemplo, en la década de 1980, había robots conocidos como Omnibot y Robie Sr. Podías programar estos robots usando un control remoto:los robots almacenaban los programas en cintas de casete. Algunos de los robots de hoy, incluyendo Robosapien y Robosapien V2, también son programables mediante un mando a distancia, pero almacenan información en la memoria digital.
Una versión anterior de Pleo - Foto cortesía de Ugobe Se necesita mucho para pasar de la idea de un dinosaurio a un modelo que camina, especialmente cuando el objetivo es que el modelo sea particularmente realista. "La primera idea ... fue una idea sobre cómo podríamos crear una animación mucho más natural y basada en personajes, Sosoka dice. "Estábamos trabajando en el desarrollo de un prototipo para ver si esta idea sería realmente eficaz ... En el transcurso de un par de meses, [eso] resultó en un pequeño caminante. Teníamos un andador azul y un andador rojo y eran pequeños casi como robots con figuras de palitos hechos de servos de hobby normales y cosas así. Pero cuando los viste moverse fue muy expresivo ". Puedes ver a uno de estos caminantes en nuestro video Pleo.
El siguiente paso fue tomar esa idea básica de un robot andante y transformarlo en un dinosaurio andante. Hacer esto involucró a un equipo de expertos, y no solo expertos en robótica. "Muchas de las cosas que necesitamos son muy, muy especializado, Sosoka dice. Tenemos una especie de familia extensa de contratistas ... tenemos que llevar a diferentes personas de diferentes lugares para hacer eso. El equipo que trabaja en Pleo podría cambiar de un día para otro. Talentos de inteligencia artificial y talentos de sensores y todo tipo de cosas ... No sabes exactamente con qué tipo de personas te vas a encontrar cuando estés ahí ".
Muchos de estos expertos trabajaron para hacer que Pleo pareciera y sonara real. Sosoka explica:
Dependiendo de cuándo se presente en el laboratorio, es posible que veas una sesión de recodificación cuando estamos haciendo voces para Pleo ... luego tenemos a nuestro ingeniero de grabación que trabaja con ellos ... luego hay personas como el escultor que cuando obtuvimos la idea básica de [qué] dinosaurio ... . Una vez que tengamos la idea de qué dinosaurio queríamos representar, teníamos un escultor que trabajaba en todo tipo de esculturas de dinosaurios en los pozos de alquitrán de La Brea y recreaciones históricas ... estaba buscando formas de hacer esto más realista.El escultor creó la textura física y la forma de la piel termoplástica de Pleo. "Hizo todos estos pequeños patrones para resaltar los pequeños bultos en la piel, hizo todas estas piezas de patrones diferentes, "Dice Sosoka. Un experto diferente creó los patrones de color en el cuerpo de Pleo." Otra persona que tuvimos es un mago de pintura de efectos especiales, "Sosoka explica.
Las cualidades reales de Pleo también provienen de la forma en que se mueve. A continuación, veremos la inspiración para el comportamiento de Pleo.
ServosUn servomotor, o servo, es una pequeña, motor eléctrico autónomo que incluye engranajes, circuitos y un eje de salida. A menudo se utilizan en pequeños robots y modelos de aviones.
Pleo es un poco más juguetón de lo que probablemente hubiera sido un verdadero Camarasaurus. Foto cortesía de Ugobe Pleo tiene mucha programación que controla sus movimientos. También puede combinar movimientos programados para crear nuevos movimientos basados en su entorno. De esa manera, puede parecer que tiene una intención o un propósito para sus acciones y que expresa emociones. Pero estas acciones no reflejan necesariamente lo que haría un Camarasaurus real. "Nuestro objetivo con Pleo no es ser modelo ... de ese Camarasaurus, pero queríamos ser tan científicamente precisos como pudiéramos, "dice Sosoka.
Entonces, el equipo de Ugobe trabajó con paleontólogos, zoólogos y otros especialistas para crear una base realista para el comportamiento de Pleo y al mismo tiempo hacer que el dinosaurio sea más agradable y juguetón. "[Caleb Chung] trabajó con algunos científicos para tratar de comprender más sobre esta criatura y cómo vivían y cómo ... se movían e ideas sobre cómo podrían haber sonado y cosas por el estilo". A esa investigación, el equipo agregó las cualidades que a la gente le pueden gustar en una mascota. "A veces, el personaje se parece más a un perro que a un dinosaurio, "dice Sosoka, "Agregamos un poco más de carácter allí, pero siempre que pudimos, tratamos de ir con la ciencia y nuestra comprensión de ese animal ".
Ya sea actuando como un dinosaurio o un perro, El comportamiento de Pleo proviene de la inteligencia artificial. Sosoka explica. "Tenemos un poco de memoria, algo así como en la IA clásica, como un perceptrón o una pequeña neurona. Y según lo que sucede en el mundo de Pleo [los valores en su memoria] cambian ".
Estos valores cambiantes permiten que diferentes Pleos se comporten de manera diferente, dependiendo de su entorno. Sosoka continúa:
La selección de lo que va a hacer Pleo se basa en modelos animales tomados del campo. [Podemos] modelar algunos de esos procesos digitalmente, y así es como obtenemos algunos de los comportamientos de aprendizaje sencillos y antónimos que puede exhibir Pleo. Entonces, dependiendo de lo que experimente Pleo, que Pleo tomará diferentes decisiones sobre cómo responderá a los estímulos en el futuro. Entonces, si el Pleo ... siempre está siendo abusado o si es un entorno en el que suceden muchas cosas aterradoras, entonces se volverá menos activo, Será más difícil emocionarlo y cosas así. Por otra parte, si tienes un Pleo con el que se juega mucho, entonces sabes que cuando juegues con él será mucho más expresivo y feliz ... [Podría] aullar o cantar.Estos cambios en el comportamiento de Pleo no son necesariamente permanentes. Como explica Sosoka, "En nuestro diseño, Pleo realmente no llega a ser completamente adulto. Empieza muy joven donde apenas puede saber dónde lo estás tocando, y comienza a comprender su cuerpo y luego a moverse. Pleo no pasa de la adolescencia tardía, por lo que realmente no consigue ese conjunto a su manera ... todavía es plástico de esa manera. Todavía puede cambiar ".
Junto con los sonidos de Pleo, que se reproducen a través de dos altavoces en su cuerpo, estos movimientos ayudan a Pleo a transmitir la apariencia de emociones, del hambre a la alegría. Próximo, veremos algunos de los detalles para lograr que Pleo se mueva expresivamente.
Aprendiendo a aprenderAlgunas de estas habilidades de aprendizaje todavía están en el horizonte. Ugobe planea lanzar una actualización descargable de la programación de Pleo que mejorará sus habilidades de aprendizaje en algún momento durante 2008.
Red sensorial de Pleo Foto cortesía de Ugobe Se necesitan 14 motores para controlar los movimientos de Pleo. Pero Pleo tiene que hacer más que simplemente caminar sin rumbo fijo. Sus movimientos deben tener un propósito, y tiene que responder a personas y objetos. Para que esto suceda, Pleo necesita sensores, muchos sensores.
Algunos de estos sensores son sensores táctiles. "No queríamos que sintiera que estaba encontrando un sensor o presionando un botón o algo así, "Sosoka explica, "Así que una de las cosas que hicimos fue colocar ocho sensores capacitivos en ... sensores táctiles capacitivos como a veces [están] en las luces ... o en su iPod". Encontrar una forma de utilizar estos sensores fue un desafío. "Si estás practicando snowboard, presiona tu iPod a través de tus guantes, no funciona porque no es la presión lo que lo hace. En realidad, es el acoplamiento eléctrico con el agua de tu cuerpo ".
Esto significaba que la piel de Pleo, aunque era completamente necesaria para que pareciera real, podía interferir con los sensores. Sosoka dice:
La idea era tratar de ajustarlos para que pudieras estar a un pelo de la piel de Pleo, y detectaría tu toque casi como si tuviera pelitos diminutos o algo así ... Bueno, resulta que es muy fácil ejecutar sensores capacitivos en algo como un iPod o una lámpara, pero es muy difícil colocar sensores capacitivos en algo debajo de una piel que se mueve y se dobla mientras él se mueve, [y] con los motores en todas partes, con todas estas interferencias eléctricas ... así que en realidad nos llevó mucho tiempo resolver [los] problemas de interferencia.Estos sensores capacitivos parecen delgados, tiras de metal. Están ubicados en las piernas de Pleo, espalda, hombro, cabeza y debajo de la barbilla. Además de estos sensores están:
Interpretar y responder a todas estas entradas requiere una red de procesadores y circuitos. En la página siguiente, veremos cómo Pleo maneja todos estos datos.
Sensores y circuitos internos de Pleo Foto cortesía de Ugobe Lograr que Pleo haga movimientos y sonidos con un propósito comienza con el procesamiento de toda la información que recibe. Los ocho sensores táctiles son una gran fuente de información. Sosoka explica, "Cada uno de [los sensores táctiles] tiene un procesamiento dedicado que pueden realizar dentro de un chip dedicado".
Un procesador separado en la cabeza de Pleo maneja la entrada del área alrededor de esa parte de su cuerpo. Sosoka describe el poder de procesamiento que se encuentra allí:
Es un microprocesador ARM7 de 32 bits, y es muy potente y muy rápido ... Ese procesador se encarga de gestionar la entrada de sonido a través de los dos micrófonos de Pleo para la audición binaural. [También maneja] la comunicación por infrarrojos y la detección de objetos por infrarrojos y para el sensor CMOS, la cámara detecta ... hay un fotointerruptor en su boca, así que cuando ponemos algo en su boca ... que es opaco [a la luz infrarroja] Pleo puede sentir que está allí. Ese procesador también gestiona los dos sensores táctiles que están justo debajo de su barbilla y en la parte superior de su cabeza. Cabeza de Pleo La cabeza ligeramente sobredimensionada de Pleo no es solo por el bien de la apariencia. Además de todos los sensores y la potencia de procesamiento almacenados allí, la cabeza contiene un motor y una caja de cambios para controlar sus ojos y boca.
Otros procesadores ayudan a convertir toda esta entrada en movimiento. Sosoka explica:
Hay cuatro pequeños Microprocesadores de 8 bits, y esos ... se utilizan para controlar los motores. Así que toman la descripción de movimiento de alto nivel, como un formato vectorial para movimiento, y luego lo convierten en el movimiento real que tiene Pleo. Lo hacen mediante el uso de un sistema de servomotor ... hacen algunas otras tareas de limpieza, pero principalmente hacen funcionar los 14 motores.El microprocesador final de Pleo, otro procesador ARM7 de 23 bits, gobierna las conexiones de Pleo con los datos informáticos del mundo exterior. "Maneja la tarjeta SD, maneja el USB, gestiona los datos flash, ", Dice Sosoka. Este procesador también actúa como el cerebro general de Pleo". Maneja la conversación con la cabeza, hablando con los controladores del motor, se trata de todas las demás cosas que están sucediendo allí. Ahí es donde existe la personalidad y el comportamiento de Pleo ".
En la página siguiente, veremos cómo el cuerpo de Pleo lleva a cabo estas instrucciones, y exploraremos algunos de los desafíos que el equipo de desarrollo descubrió al trabajar en la estructura física de Pleo.
Como la mayoría de los robots de consumo, Pleo funciona con baterías. Estas baterías de hidruro metálico de níquel (NiMH) son inflexibles, y ocupan mucho espacio, por lo que tienen que ir a la parte más grande del cuerpo de Pleo:su abdomen. Esto hizo que el movimiento realista fuera un desafío. Sosoka explica:
Cuando camina detrás de su perro, están haciendo como esta curva en S. Se balancean de un lado a otro y es realmente convincente poder moverse así. Cuando pones un pivote justo en el medio [de un robot], pierdes este maravilloso gran espacio donde podrías poner todas tus tablas, tus baterías y todo.El resultado fue una batería extraíble que no interfirió con el pivote en el medio de la espalda de Pleo. El paquete de baterías utiliza baterías de hidruro metálico de níquel (NiMH) y tiene un tiempo de carga de cuatro horas para una hora de duración de la batería.
Otro desafío fue la cola de Pleo, que es fundamental para la aparición de las emociones. El truco consistía en hacer que la cola se pudiera mover y al mismo tiempo hacerla resistente. Sosoka describe el movimiento de la cola:
Entonces hay fuertes alambres de acero, como una pequeña marioneta. Controlan la cola. [Hay] cuatro cables, y los horizontales se oponen entre sí y los verticales. Puedes hacer cualquier combinación y enrollar la cola hacia arriba. Entonces esos alambres son bastante fuertes ... Imagine un trozo de nailon corriendo por el interior de todas las vértebras. Lo capturamos en ambos extremos para que pudiera absorber algo de la tensión.Los motores mueven estos cables en respuesta a las instrucciones de sus procesadores. Los motores también mueven la cabeza de Pleo, cuello y piernas. Los embragues y los sensores de retroalimentación de fuerza en sus piernas ayudan a proteger sus componentes y brindan respuestas a los obstáculos que encuentra. "Pleo tiene embragues en todos sus motores, de modo que si aterriza de pie, sus pies pueden ceder un poco. No transmiten toda la presión. Esas garras también le permiten a Pleo saber que estás jugando con [su pierna], y luego puede gritar o cojear, "Dice Sosoka.
Fuera de la caja, un Pleo tiene la capacidad de explorar y aprender de su entorno. Pero Pleo también tiene la capacidad de ser programado y personalizado. Veremos cómo funciona esto en la página siguiente.
Tratar con cuidadoLa forma y la piel de Pleo también ayudan a que sea más resistente. "Muchos de los paneles de la carrocería son curvos y tienen este tipo de curvas agradables de radio alto, y esos tienden a ser mucho más fuertes cuando los golpeas, "dice Sosoka. La piel de Pleo también es relativamente gruesa y esponjosa, por lo que ayuda a amortiguar a Pleo si se cae.
Pleo juega con una hoja de entrenamiento. En una futura versión de Pleo, las personas pueden usar la hoja de entrenamiento para enseñar trucos de Pleo. Foto cortesía de Ugobe La inteligencia artificial de Pleo funciona dentro del contexto de su sistema operativo, Life OS. Debido a las capacidades de Life OS, algunas de las cuales se implementarán en una actualización del software Pleo, las personas tienen la oportunidad de cambiar la forma en que Pleo suena y se comporta. El objetivo general, según Sosoka, es "permitir que muchas personas implementen su visión y sus sueños ... una de las cosas en las que dedicamos mucho tiempo es simplemente encontrar formas de facilitar que las personas expresen su idea de cómo debería actuar una criatura como Pleo o crear sus propias experiencias a su alrededor ".
La idea básica es que los educadores, los artistas y aficionados podían personalizar Pleo utilizando un dispositivo de memoria digital conocido como tarjeta SD. Con una tarjeta SD y un lector de tarjetas, podría crear programas y sonidos y transferirlos desde una computadora a un Pleo. Sosoka dice:
Pleo tiene muchos sonidos que puede producir en respuesta a diferentes actividades ... Son comandos de sonido que pueden convertirse en muchos sonidos diferentes. [Estos comandos tienen] ID, y una de las cosas que hacemos es permitirle grabar un archivo WAV en su computadora y darle el nombre correcto ... [y guardarlo como] el tipo de archivo correcto. Y luego, si coloca ese archivo en una tarjeta SD y lo conecta a Pleo, su Pleo se comportará exactamente como lo hacía antes, excepto que siempre que normalmente [escucharía] el sonido original de Pleo, Pleo reproducirá cualquier archivo WAV. Entonces, cuando Pleo está haciendo lo suyo (hace un sonido de dinosaurio) para llamar tu atención o tratar de que lo alimentes o algo así, puedes grabar algo completamente diferente ... [lo que sea] que quieras hacer. "Quiero una hamburguesa, "o" tráeme un croissant ".
Otro método de personalización de próxima aparición para Pleo consiste en escribir un programa informático sencillo y guardarlo en una tarjeta SD. Usando el lenguaje de secuencias de comandos de Pawn, que es como una versión más simple del lenguaje de programación C, las personas podrán crear sus propios controles Pleo. Estas habilidades serán parte del kit de desarrollo de Pleo (PDK).
Muchas de estas capacidades vendrán como actualizaciones de firmware para Pleos existentes. Los usuarios podrán descargar las actualizaciones desde el sitio de Pleo y transferirlas a su Pleo mediante una conexión USB. Estas actualizaciones se transferirán directamente a la memoria de Pleo, pero modificaciones del usuario, como nuevos programas y sonidos, se reproducirá desde tarjetas SD.
Todos estos son parte del futuro de Pleo y del futuro de Ugobe. La compañía no ha revelado su próximo proyecto de robótica, pero según Sosoka, "Será muy diferente de Pleo ... Pleo tiene un gran espacio que podemos explorar y los usuarios finales pueden explorar, y así podemos dejar que ese espacio madure. Haremos algo con la próxima forma de vida que estará en un espacio muy diferente ".
Pleo contra FurbyDado que Pleo y Furby tienen algunos elementos similares y comparten un co-creador, Caleb Chung, es difícil hablar de uno sin mencionar el otro. Pleo es significativamente más avanzado que Furby. Furby tenía un controlador de 8 bits; Pleo usa cuatro de estos solo para el control del motor.
Gracias para John Sosoka , director técnico de Ugobe, y Julia Stemerman de SHIFT Communications por su invaluable ayuda con este artículo.
