Robot humanoid telah menjadi sorotan selama setahun terakhir, dengan banyak perusahaan yang berlomba-lomba untuk merilis produk humanoid mereka sendiri. Sebagian besar dari mereka memiliki penampilan humanoid yang khas, menggunakan lengan dan cakar untuk memegang benda, dan kaki yang keras sebagai cara berjalan.
Namun baru-baru ini, Institut Penelitian Toyota (TRI) Jepang meluncurkan robot baru, Punyo, dan mengungkapkan harapannya bahwa Punyo akan mendorong kemajuan robot humanoid.
Punyo inovatif dalam konsep desain dan metode pengoperasian robot. Robot ini tidak memiliki kaki, dan sejauh ini, tim TRI telah mengerjakan bagian badan robot dan mengembangkan keterampilan manipulasi.
Konsep desain: melayani kehidupan manusia sehari-hari
Robot industri tradisional sebagian besar digunakan dalam operasi bengkel, perakitan, dan tugas-tugas lain untuk meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi intensitas tenaga kerja. Di masa depan, robot layanan dapat memasuki lebih banyak rumah, secara langsung berhadapan dan melayani kebutuhan sehari-hari masyarakat umum.
Peneliti TRI mengatakan tujuan Punyo adalah menjadi robot yang "membantu orang menyelesaikan tugas sehari-hari di rumah dan di tempat lain."
Konsep desain ini menentukan bahwa Punyo harus fleksibel, lembut, dan aman. Karena untuk memasuki lingkungan rumah yang kompleks dan mudah berubah, tidak mungkin ada lengan mekanis yang keras dan kaku seperti robot industri tradisional. Jika tidak, hal itu akan membuat orang merasa terancam dan membuat mereka tidak mungkin menyelesaikan berbagai tugas pengoperasian barang sehari-hari. Hal ini agak mirip dengan ide desain robot Pepper dari SoftBank, yang berfokus pada cara membuat robot lebih terintegrasi ke dalam kehidupan manusia.
Aplikasi yang berorientasi pada layanan juga mengharuskan Punyo mempelajari berbagai keterampilan sehari-hari, tidak hanya melakukan satu operasi di jalur perakitan pabrik. Hal ini mengharuskan robot diberi kemampuan belajar yang kuat dan menguasai metode pengoperasian berbagai tugas sehari-hari dengan mengamati dan meniru demonstrasi manusia.
Bagi robot humanoid, manipulasi menggunakan seluruh tubuh itu sulit karena keseimbangan merupakan tantangan. Namun, para peneliti TRI merancang robotnya untuk melakukan hal itu.
"Punyo melakukan berbagai hal secara berbeda. Dengan menggunakan seluruh tubuhnya, ia dapat melakukan lebih dari sekadar menekan dengan tangan terentang," imbuh Andrew Beaulieu, salah satu pimpinan teknis TRI untuk manipulasi seluruh tubuh. "Kelembutan, kepekaan sentuhan, dan kemampuan untuk melakukan banyak kontak memudahkan manipulasi objek dengan lebih baik."
Tubuh lunak dan keras
Untuk mencapai desain robot yang fleksibel dan lembut, TRI mengadopsi desain lengan mekanis yang menggabungkan keras dan lembut. Tangan, lengan, dan dada Punyo dilapisi bahan yang lentur dan sensor taktil yang dapat merasakan kontak dari luar, dan bahan yang lembut memungkinkan tubuh robot menyesuaikan diri dengan objek yang dimanipulasinya.
Ini adalah ide desain umum untuk banyak robot lunak masa kini.
Pada saat yang sama, di bawah cangkang lunak, Punyo juga mempertahankan dua lengan mekanis "keras" sebagai penopang rangka, serta rangka batang tubuh dan aktuator pinggang untuk memberikan dukungan mekanis dan kontrol yang presisi. Kombinasi desain keras dan lunak ini menggabungkan keunggulan mekanis robot tradisional dengan karakteristik lunak robot lunak.
Secara khusus, kantung udara pada lengan Punyo dapat menyesuaikan tekanan internal agar menjadi lebih keras atau lebih lunak sesuai kebutuhan. Sambil memastikan kekakuan mekanis tertentu, kantung udara tersebut juga menyediakan sekitar 5 cm kepatuhan. "Cakar" tersebut juga menggunakan desain kantung udara lateks dengan gesekan tinggi. Kamera di telapak tangan dapat merasakan besarnya gaya eksternal dengan mengamati deformasi permukaan kantung udara. Seluruh lengan dapat ditekuk dan diputar, dan kantung udara saling terhubung, yang memungkinkan gaya ditransmisikan dengan lancar dan mencegah robot "mematahkan lengan".
Kemampuan belajar yang kuat
Untuk beradaptasi dengan perubahan tugas di lingkungan rumah, Punyo harus memiliki kemampuan belajar yang kuat.
Menurut tim TRI, Punyo mempelajari kebijakan yang kaya kontak menggunakan dua metode: strategi difusi dan pembelajaran penguatan yang dipandu contoh. TRI mengumumkan pendekatannya terhadap kebijakan proliferasi tahun lalu. Dengan pendekatan ini, robot menggunakan demonstrasi manusia untuk mempelajari strategi sensorimotor yang kuat untuk tugas-tugas yang sulit dimodelkan.
Pembelajaran penguatan yang dipandu contoh adalah pendekatan yang memerlukan pemodelan tugas dalam simulasi dan memandu eksplorasi robot melalui serangkaian demonstrasi kecil. TRI mengatakan bahwa pendekatan ini menggunakan pembelajaran ini untuk menerapkan strategi operasi yang kuat untuk tugas yang dapat dimodelkan dalam simulasi.
Bila robot dapat melihat tugas-tugas ini dipertunjukkan, robot dapat mempelajarinya dengan lebih efisien. Hal ini juga memberi tim TRI lebih banyak ruang untuk memengaruhi gaya gerakan yang digunakan robot untuk menyelesaikan tugasnya.
Tim tersebut menggunakan adversarial motion prior (AMP), yang secara tradisional digunakan untuk memberi gaya pada karakter animasi komputer, untuk memasukkan mimikri gerakan manusia ke dalam jalur penguatannya.
Pembelajaran penguatan mengharuskan tim untuk memodelkan tugas dalam simulasi untuk pelatihan. Untuk melakukan ini, TRI menggunakan perencana berbasis model untuk demonstrasi, bukan operasi jarak jauh. Proses ini disebut "pembelajaran penguatan yang dipandu rencana."
TRI mengklaim bahwa penggunaan perencana dapat memungkinkan misi jarak jauh yang sulit dioperasikan dari jarak jauh. Tim juga dapat secara otomatis membuat sejumlah demo, mengurangi ketergantungan alur kerja pada masukan manusia, yang membawa TRI lebih dekat untuk meningkatkan jumlah tugas yang dapat ditangani Punyo.
Meskipun robot layanan perangkat lunak Punyo masih dalam tahap awal dan kinerjanya dalam semua aspek perlu ditingkatkan, prospek penerapannya luas, dan konsep desain serta rute teknis Punyo juga memberikan ide-ide baru bagi industri.