Pleo :un camarasaurus robotisé Photo avec l'aimable autorisation d'Ugobe Selon les mots de John Sosoka, directeur technique d'Ugobe, de nombreux robots grand public d'aujourd'hui ont "vraiment célébré le fait d'être un robot... si vous regardez Roboraptor ou Sony AIBO, ce qui est cool avec eux [est] qu'ils [sont] un robot." Ensuite, il y a Pleo, La nouvelle forme de vie robotique d'Ugobe. Pleo célèbre être un dinosaure.
Au lieu d'avoir un corps carré et des membres avec des articulations visibles, Pleo ressemble à un bébé Camarasaurus. Camarasaurus était un sauropode , ou un grand, mangeur de plantes, dinosaure à quatre pattes. Camarasaurus a vécu il y a environ 150 millions d'années dans ce qui est aujourd'hui l'Amérique du Nord et l'Europe. Ils pouvaient atteindre plus de 18 mètres de long et peser environ 40, 000 livres (18 tonnes métriques). Mais les bébés de l'espèce, qui a éclos des œufs, étaient petits - à peu près de la taille de Pleo.
Contrairement aux vrais dinosaures, Pleo n'a pas vraiment de genre. "Ce n'est pas forcément un il, [mais "il"] est juste facile pour moi, " dit Sosoka. Par souci de cohérence, nous supposerons que Pleo est un homme, trop. Pendant les cinq à dix premières minutes de sa vie, Pleo agit comme un nouveau-né, ouvrant lentement les yeux et s'habituant à la lumière. Puis, pendant 30 à 45 minutes, c'est un bébé, explorer et s'habituer lentement et timidement au monde qui l'entoure. Après ça, c'est un mineur. Il broute, des promenades, renifle, joue et se tortille. Il explore le monde, répond aux gens et aux autres Pleos, et interagit avec son environnement.
Il faut plus qu'une simple couche réaliste de peau artificielle pour que ce processus semble réaliste au lieu d'être robotique. Et tandis que Pleo possède bon nombre des mêmes composants que les autres robots, ils travaillent ensemble dans un but légèrement différent :créer l'illusion de la vie. Au lieu de simplement créer un robot fonctionnel, ils créent une représentation convaincante d'un bébé dinosaure.
Dans cet article, nous allons explorer la technologie derrière Pleo. Nous commencerons par voir comment Pleo est né et pourquoi il ressemble à un Camarasaurus au lieu d'un T. Rex ou d'un Utahraptor.
Peau sensibleUgobe a noté que la couleur de la peau de Pleo peut commencer à s'estomper avec l'utilisation. La société suggère quelques astuces pour protéger le pigment de Pleo. L'une consiste à appliquer un peu de poudre pour bébé - cela réduit la friction. Une autre consiste à caresser Pleo doucement avec votre main, pas avec vos ongles.
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Le Camarasaurus :quatre pattes, Un long cou, Photo avec l'aimable autorisation d'Ugobe L'idée d'un bébé dinosaure est venue de Caleb Chung, co-inventeur du Furby et l'un des inventeurs de Pleo. "[Chung avait] créé des tonnes et des tonnes de... d'autres types de produits, et il avait toujours voulu faire un dinosaure, " dit Sosoka. L'étape suivante consistait à déterminer l'espèce du dinosaure. "Nous voulions faire un quadrupède parce qu'ils sont plus stables, " explique Sosoka.
En plus d'être stable, Pleo avait besoin d'être expressif. Sosoka continue :
La capacité d'exprimer et d'interagir émotionnellement était l'une des choses clés que nous voulions faire. Pour pouvoir faire ça, nous devions avoir certaines caractéristiques dans le dinosaure... qui permettraient aux gens de voir facilement les émotions. Le seul grand est une queue... Si un chien [a] une queue, tu peux juste voir, la queue monte quand ils sont excités, ça descend entre leurs jambes quand ils ont peur... [si] ils ne sont pas sûrs alors ça remue très lentement, et puis ils décident, "Oh oui, c'est bon !" puis ça remue.
La queue n'était pas la seule raison pour laquelle les concepteurs ont choisi de créer un Camarasaurus. "Il a un cou relativement long. Beaucoup de dinosaures n'ont pas de vrais cous longs, " dit Sosoka. " Et puis il avait une tête assez grosse. La tête de Pleo est plus grosse... et elle n'est pas juste à l'échelle parfaite parce qu'il y a beaucoup de choses à y mettre... mais la combinaison de vouloir avoir la queue, avoir une bonne tête, Un long cou, le quadrupède, nous a conduits à ce dinosaure en particulier."
Il y avait aussi beaucoup de matériel de recherche sur le Camarasaurus. Ils étaient abondants en Amérique du Nord, il y a donc beaucoup de fossiles de Camarasaurus, y compris les fossiles de nourrissons et de jeunes. "Nous avons pu voir que ce serait la taille réelle à laquelle l'animal aurait environ deux semaines, " dit Sosoka. " Alors ils sortent de ce gros, oeuf rond ... alors bien sûr ils deviennent énormes, cette chose gigantesque. Donc en choisissant ceci et en choisissant cette taille, c'est la taille réelle que l'un d'eux serait si vous pouviez avoir une trappe et courir autour de votre table ou de votre salon.
Une fois que les développeurs ont choisi une espèce, l'étape suivante consistait à développer un prototype. Nous verrons comment Pleo est passé de l'idée à la réalité dans la section suivante.
Robots de consommation préhistoriquesLes robots à usage domestique peuvent sembler nouveaux ou même futuristes, mais acheté en magasin, les robots programmables existent depuis un certain temps. Par exemple, Dans les années 1980, il y avait des robots connus sous le nom d'Omnibot et de Robie Sr. Vous pouviez programmer ces robots à l'aide d'une télécommande - les robots stockaient les programmes sur des cassettes. Certains des robots d'aujourd'hui, dont Robosapien et Robosapien V2, sont également programmables à l'aide d'une télécommande, mais ils stockent des informations sur la mémoire numérique.
Une version antérieure de Pleo -- Photo avec l'aimable autorisation d'Ugobe Il en faut beaucoup pour passer de l'idée d'un dinosaure à un modèle ambulant, surtout lorsque l'objectif est que le modèle soit particulièrement réaliste. "La première idée... était une idée sur la façon dont nous pourrions créer une animation beaucoup plus naturelle et basée sur les personnages, " dit Sosoka. " Nous travaillions sur le développement d'un prototype pour voir si cette idée serait vraiment efficace ... Au cours de quelques mois, [qui] a abouti à un petit marcheur. Nous avions un marcheur bleu et un marcheur rouge, et ils étaient petits, presque comme des robots en forme de bâton fabriqués à partir de servomoteurs de loisir normaux et des choses comme ça. Mais quand tu les as vus bouger, c'était très expressif." Vous pouvez voir l'un de ces marcheurs dans notre vidéo Pleo.
L'étape suivante consistait à prendre cette idée de base d'un robot marcheur et à la transformer en un dinosaure marcheur. Pour ce faire, une équipe d'experts a été impliquée, et pas seulement des experts en robotique. "Beaucoup de choses dont nous avons besoin sont très, très spécialisé, " dit Sosoka. " Nous avons une sorte de famille élargie d'entrepreneurs … nous devons faire venir différentes personnes [in] de différents endroits pour le faire. Les talents de l'IA et les talents des capteurs et toutes sortes de choses... Vous ne savez pas exactement quel genre de personnes vous allez rencontrer lorsque vous êtes là-bas. "
Beaucoup de ces experts ont travaillé pour que Pleo ait l'air et le son réel. Sosoka explique :
Selon le moment où vous vous présentez au laboratoire, vous pourriez voir une session de recodage lorsque nous faisons des voix pour Pleo ... puis nous avons notre ingénieur du son qui travaille avec eux ... puis il y a des gens comme le sculpteur qui quand nous avons eu l'idée de base de [quel] dinosaure .. Une fois que nous avons l'idée de quel dinosaure nous voulions représenter, nous avions un sculpteur qui travaillait sur toutes sortes de sculptures de dinosaures dans les fosses de goudron de La Brea et les reconstitutions historiques... il cherchait des moyens de rendre cela plus réaliste.Le sculpteur a créé la texture physique et la forme de la peau thermoplastique de Pleo. "Il a fait tous ces petits motifs pour faire ressortir les petites bosses sur la peau, il a fait toutes ces différentes pièces de patron, " dit Sosoka. Un autre expert a créé les motifs de couleur sur le corps de Pleo. " Une autre personne que nous avons eue est un magicien de la peinture à effets spéciaux, " explique Sosoka.
Les qualités réalistes de Pleo proviennent également de la façon dont il bouge. Nous examinerons ensuite l'inspiration du comportement de Pleo.
ServomoteursUn servomoteur, ou servo, est un petit, moteur électrique autonome qui comprend des engrenages, circuits et un arbre de sortie. Ils sont souvent utilisés dans les petits robots et les modèles réduits d'avions.
Pleo est un peu plus joueur qu'un vrai Camarasaurus ne l'aurait probablement été. Photo avec l'aimable autorisation d'Ugobe Pleo a beaucoup de programmation qui contrôle ses mouvements. Il peut également combiner des mouvements programmés pour créer de nouveaux mouvements en fonction de son environnement. De cette façon, il peut sembler avoir une intention ou un but pour ses actions et exprimer des émotions. Mais ces actions ne reflètent pas nécessairement ce que ferait un vrai Camarasaurus. "Notre objectif avec Pleo n'est pas d'être un modèle... de ce Camarasaurus, mais nous voulions être aussi scientifiquement précis que possible, " dit Sosoka.
L'équipe d'Ugobe a donc travaillé avec des paléontologues, zoologistes et autres spécialistes pour créer une base réaliste pour le comportement de Pleo tout en rendant le dinosaure plus sympathique et ludique. "[Caleb Chung] a travaillé avec des scientifiques pour essayer de mieux comprendre cette créature et comment elle vivait et comment elle… se déplaçait et des idées sur ce à quoi elle aurait pu ressembler et des choses comme ça." A cette recherche, l'équipe a ajouté les qualités que les gens pourraient aimer chez un animal de compagnie. "Parfois, le personnage ressemble plus à un chien qu'à un dinosaure, " dit Sosoka, "On a saupoudré d'un peu plus de caractère là-bas, mais partout où nous le pouvions, nous avons essayé d'aller avec la science et notre compréhension de cet animal."
Qu'il agisse comme un dinosaure ou un chien, Le comportement de Pleo vient de l'intelligence artificielle. explique Sosoka. "Nous avons un peu de mémoire, un peu comme dans l'IA classique, comme un perceptron ou un petit neurone. Et en fonction de ce qui se passe dans le monde de Pleo [les valeurs dans sa mémoire] changent."
Ces valeurs changeantes permettent à différents Pleos de se comporter différemment, en fonction de leur environnement. Sosoka continue :
La sélection de ce que Pleo va faire est basée sur des modèles animaux prélevés sur le terrain. [Nous pouvons] modéliser numériquement certains de ces processus, et c'est ainsi que nous obtenons certains des comportements d'apprentissage anonymes et simples que Pleo peut présenter. Donc, selon ce que Pleo expérimente, que Pleo fera des choix différents dans la façon dont il répond aux stimuli à l'avenir. Donc, si le Pleo ... est toujours maltraité ou s'il est un environnement où beaucoup de choses effrayantes se produisent, alors il deviendra moins actif, il sera plus difficile de l'exciter et des choses comme ça. D'autre part, si vous avez un Pleo avec lequel on joue beaucoup, alors vous savez que lorsque vous jouez avec lui, il sera beaucoup plus expressif et heureux… [Il pourrait] hurler ou chanter.Ces changements dans le comportement de Pleo ne sont pas nécessairement permanents. Comme l'explique Sosoka, « Dans notre conception, Pleo n'a pas vraiment grandi. Il commence très jeune, où il peut à peine savoir où vous le touchez, et il commence à comprendre son corps puis à bouger. Pleo ne dépasse pas la fin de l'adolescence, donc il ne comprend pas vraiment cela dans ses habitudes … il est toujours en plastique de cette façon. Il est encore capable de changer."
Avec les sons de Pleo, qui sont joués par deux haut-parleurs dans son corps, ces mouvements aident Pleo à transmettre l'apparence des émotions, de la faim à la joie. Prochain, nous examinerons quelques-uns des détails pour faire bouger Pleo de manière expressive.
Apprendre à apprendreCertaines de ces capacités d'apprentissage sont encore à l'horizon. Ugobe prévoit de publier une mise à jour téléchargeable de la programmation de Pleo qui améliorera ses capacités d'apprentissage au cours de 2008.
Le réseau sensoriel de Pleo Photo avec l'aimable autorisation d'Ugobe Il faut 14 moteurs pour contrôler les mouvements de Pleo. Mais Pleo doit faire plus que simplement se promener sans but. Ses mouvements doivent être déterminés, et il doit répondre aux personnes et aux objets. Pour que cela se produise, Pleo a besoin de capteurs - beaucoup de capteurs.
Certains de ces capteurs sont des capteurs tactiles. "Nous ne voulions pas que vous ayez l'impression de trouver un capteur ou d'appuyer sur un bouton ou quelque chose, " explique Sosoka, "Alors l'une des choses que nous avons faites est de mettre huit capteurs capacitifs dans... des capteurs tactiles capacitifs comme parfois [are] sur les lumières... ou sur votre iPod." Trouver un moyen d'utiliser ces capteurs était un défi. « Si vous faites du snowboard, vous allez enfoncer votre iPod dans vos gants, ça ne marche pas parce que ce n'est pas la pression qui le fait. C'est en fait le couplage électrique avec l'eau de votre corps."
Cela signifiait que la peau de Pleo – bien que tout à fait nécessaire pour lui donner une apparence réelle – pouvait gêner les capteurs. Sosoka dit :
L'idée était d'essayer de les régler pour que vous puissiez être à un cheveu de la peau de Pleo, et il détecterait votre toucher presque comme s'il avait de minuscules petits poils ou quelque chose comme ça... Eh bien, il s'avère qu'il est vraiment facile de faire fonctionner des capteurs capacitifs sur quelque chose comme un iPod ou une lampe, mais c'est très difficile de faire des capteurs capacitifs sur quelque chose sous une peau qui bouge et se déforme quand il bouge, [et] avec les moteurs partout, avec toutes ces interférences électriques... donc ça nous a pris beaucoup de temps pour régler [les] problèmes d'interférences.Ces capteurs capacitifs ont l'air minces, bandes métalliques. Ils sont situés sur les jambes de Pleo, arrière, épaule, tête et sous son menton. A ces capteurs s'ajoutent :
L'interprétation et la réponse à toutes ces entrées nécessitent un réseau de processeurs et de circuits. Sur la page suivante, nous verrons comment Pleo gère toutes ces données.
Capteurs et circuits internes de Pleo Photo avec l'aimable autorisation d'Ugobe Faire en sorte que Pleo fasse des mouvements et des sons ciblés commence par le traitement de toutes les entrées qu'il reçoit. Les huit capteurs tactiles sont une grande source d'informations. Sosoka explique, "Chacun des [capteurs tactiles] a un traitement dédié qu'il peut effectuer à l'intérieur d'une puce dédiée."
Un processeur séparé dans la tête de Pleo gère les entrées de la zone autour de cette partie de son corps. Sosoka décrit la puissance de traitement qui s'y trouve :
C'est un microprocesseur ARM7 32 bits, et c'est très puissant et c'est très rapide... Ce processeur est chargé de gérer l'entrée du son via les deux microphones de Pleo pour l'audition binaurale. [Il gère également] la communication infrarouge et la détection d'objets infrarouges et pour le capteur CMOS, la caméra détecte ... il y a un interrupteur photo dans sa bouche, alors quand nous mettons quelque chose dans sa bouche... c'est opaque [à la lumière infrarouge] Pleo peut sentir que c'est là. Ce processeur gère également les deux capteurs tactiles qui se trouvent juste sous son menton et au-dessus de sa tête. Tête de Pleo La tête légèrement surdimensionnée de Pleo n'est pas seulement pour l'apparence. En plus de tous les capteurs et de la puissance de traitement qui y sont stockés, la tête contient un moteur et une boîte de vitesses pour contrôler ses yeux et sa bouche.
D'autres processeurs aident à transformer toute cette entrée en mouvement. Sosoka explique :
Il y a quatre petits, Microprocesseurs 8 bits, et ceux-ci... servent à contrôler les moteurs. Ils prennent donc la description de mouvement de haut niveau, un peu comme un format vectoriel pour le mouvement, et ensuite ils le rendent dans le mouvement réel que Pleo a. Ils le font grâce à l'utilisation d'un système de servomoteur ... ils font quelques autres tâches ménagères, mais ils exécutent principalement les 14 moteurs.Le dernier microprocesseur de Pleo, un autre processeur ARM7 23 bits, régit les connexions de Pleo aux données informatiques du monde extérieur. "Il gère la carte SD, il gère l'USB, il gère les données flash, " dit Sosoka. Ce processeur agit également comme le cerveau global de Pleo. " Il gère la conversation avec la tête, parler aux contrôleurs de moteur, il traite de toutes les autres choses qui se passent là-dedans. C'est là que la personnalité et le comportement de Pleo existent."
Sur la page suivante, nous verrons comment le corps de Pleo exécute ces instructions, et nous explorerons certains des défis que l'équipe de développement a découverts en travaillant sur la structure physique de Pleo.
Comme la plupart des robots grand public, Pleo fonctionne sur piles. Ces batteries nickel métal hydrure (NiMH) sont rigides, et ils prennent beaucoup de place, ils doivent donc aller dans la plus grande partie du corps de Pleo - son abdomen. Cela a fait du mouvement réaliste un défi. Sosoka explique :
Lorsque vous marchez derrière votre chien, ils font comme cette courbe en S. Ils se balancent d'avant en arrière, et c'est vraiment fascinant de pouvoir bouger comme ça. Quand tu mets un pivot en plein milieu [d'un robot], vous perdez ce magnifique grand espace où vous pouviez mettre toutes vos planches, vos batteries et tout.Le résultat était une batterie amovible qui n'interférait pas avec le pivot au milieu du dos de Pleo. Le bloc-piles utilise des piles à hydrure métallique de nickel (NiMH) et dispose d'un temps de charge de quatre heures pour une autonomie d'une heure.
Un autre défi était la queue de Pleo, qui est au cœur de l'apparition des émotions. L'astuce consistait à rendre la queue mobile tout en la rendant robuste. Sosoka décrit le mouvement de la queue :
Il y a donc des fils d'acier solides, comme une petite marionnette. Ils contrôlent la queue. [Il y a] quatre fils, et les horizontales s'opposent les unes aux autres et les verticales. Vous pouvez faire n'importe quelle combinaison et boucler la queue. Donc ces fils sont assez solides... Imaginez un morceau de nylon qui coule à l'intérieur de toutes les vertèbres. Nous l'avons capturé aux deux extrémités afin qu'il puisse absorber une partie de la tension.Les moteurs déplacent ces fils en réponse aux instructions de ses processeurs. Les moteurs déplacent également la tête de Pleo, cou et jambes. Des embrayages et des capteurs à retour de force dans ses jambes aident à protéger ses composants et à répondre aux obstacles qu'il rencontre. "Pleo a des embrayages dans tous ses moteurs de sorte que s'il atterrit sur ses pieds, ses pieds peuvent donner un peu. Ils ne transmettent pas toute la pression. Ces embrayages permettent également à Pleo de savoir que vous jouez avec [sa jambe], et puis il peut crier ou boiter, " dit Sosoka.
Hors de la boîte, un Pleo a la capacité d'explorer et d'apprendre de son environnement. Mais Pleo a également la capacité d'être programmé et personnalisé. Nous verrons comment cela fonctionne à la page suivante.
Manipuler avec soinLa forme et la peau de Pleo contribuent également à le rendre plus robuste. "Beaucoup de panneaux de carrosserie sont incurvés et ils ont ce genre de belles courbes à grand rayon, et ceux-ci ont tendance à être beaucoup plus forts lorsque vous les frappez, " dit Sosoka. La peau de Pleo est également relativement épaisse et spongieuse, cela aide donc à amortir Pleo s'il tombe.
Pleo joue avec une feuille d'entraînement. Dans une future version Pleo, les gens peuvent être en mesure d'utiliser la feuille d'entraînement pour enseigner des astuces Pleo. Photo avec l'aimable autorisation d'Ugobe L'intelligence artificielle de Pleo fonctionne dans le contexte de son système d'exploitation, OS de la vie. En raison des capacités de Life OS - dont certaines seront implémentées dans une mise à jour du logiciel Pleo - les gens ont la possibilité de changer la façon dont Pleo sonne et se comporte. L'objectif global, selon Sosoka, est de "permettre à beaucoup de gens de mettre en œuvre leur vision et leurs rêves... ou créer leurs propres expériences autour d'elle."
L'idée de base est que les éducateurs, les artistes et les amateurs pouvaient personnaliser Pleo à l'aide d'un périphérique de mémoire numérique appelé carte SD. Avec une carte SD et un lecteur de carte, vous pouvez créer des programmes et des sons et les transférer d'un ordinateur vers un Pleo. Sosoka dit :
Pleo a beaucoup de sons qu'il peut produire en réponse à différentes activités... Ce sont des commandes sonores qui peuvent se transformer en beaucoup de sons différents. [Ces commandes ont] des identifiants, et donc l'une des choses que nous faisons est de vous laisser simplement enregistrer un fichier WAV sur votre ordinateur et le nommer comme il faut... [et l'enregistrer sous] le bon type de fichier. Et puis si vous mettez ce fichier sur une carte SD et que vous le branchez sur Pleo, votre Pleo se comportera comme avant, sauf que chaque fois que vous entendriez normalement le son original de Pleo, Pleo jouera quel que soit ce fichier WAV. Donc, quand Pleo fait le sien (fait un bruit de dinosaure) pour attirer votre attention ou essayer de vous faire le nourrir ou quelque chose, vous pouvez enregistrer quelque chose de complètement différent... [tout ce que] vous vouliez faire. "Je veux un hamburger, " ou " donne-moi un croissant ".
Une autre méthode de personnalisation à venir pour Pleo consiste à écrire un programme informatique simple et à l'enregistrer sur une carte SD. En utilisant le langage de script Pawn, qui est comme une version plus simple du langage de programmation C, les gens pourront créer leurs propres contrôles Pleo. Ces capacités feront partie du kit de développement Pleo (PDK).
Beaucoup de ces capacités viendront sous forme de mises à niveau du micrologiciel des Pleos existants. Les utilisateurs pourront télécharger les mises à niveau depuis le site Pleo et les transférer sur leur Pleo à l'aide d'une connexion USB. Ces mises à niveau seront transférées directement dans la mémoire de Pleo, mais les modifications de l'utilisateur, comme de nouveaux programmes et sons, sera lu à partir de cartes SD.
Tout cela fait partie de l'avenir de Pleo - et de l'avenir d'Ugobe. L'entreprise n'a pas dévoilé son prochain projet de robotique, mais selon Sosoka, "Ce sera très différent de Pleo... Pleo a un grand espace que nous pouvons explorer et que les utilisateurs finaux peuvent explorer, et donc nous pouvons en quelque sorte laisser cet espace mûrir. Nous ferons quelque chose avec la prochaine forme de vie qui sera dans un espace très différent."
Pleo contre FurbyÉtant donné que Pleo et Furby ont des éléments similaires et partagent un co-créateur – Caleb Chung – il est difficile de parler de l'un sans mentionner l'autre. Pleo est nettement plus avancé que Furby. Furby avait un contrôleur 8 bits - Pleo en utilise quatre uniquement pour le contrôle moteur.
Merci à John Sosoka , directeur technique d'Ugobe, et Julia Stemerman de SHIFT Communications pour leur aide inestimable avec cet article.
