Леонардо (робот)

Тело Леонардо от студии Stan Winston Studios.

Леонардо — социальный робот длиной 2,5 фута , первый создан Группой персональных роботов Массачусетского технологического института . Его разработку приписывают Синтии Бризил . Тело создано студией Stan Winston Studios, лидером в области аниматроники. Его корпус был построен в 2002 году. Это был самый сложный робот, которого студия когда-либо создавала по состоянию на 2001 год. В число других участников проекта входят NevenVision, Inc., Toyota, Космический центр НАСА имени Линдона Б. Джонсона и Исследовательская лаборатория ВМФ. Он был создан для облегчения изучения взаимодействия и сотрудничества человека и робота . Грант DARPA Mobile Autonomous Robot Software (MARS), Управления военно-морских исследований грант Программы молодых исследователей , консорциумы Digital Life и Things that Think частично профинансировали проект. Группа роботизированной жизни Массачусетского технологического института , которая также изучала «Робонавта -1», намеревалась создать более сложного социального робота в виде Леонардо. Они предоставили Леонардо другую систему визуального отслеживания и программы, основанные на детской психологии, которые, как они надеются, улучшат сотрудничество человека и робота. Одной из целей проекта было дать возможность неподготовленным людям взаимодействовать с роботом и обучать его гораздо быстрее и с меньшим количеством повторений. Леонардо был удостоен места в списке 50 лучших роботов всех времен по версии журнала Wired в 2006 году.

Строительство

В небольшом пространстве корпуса робота расположено около шестидесяти моторов, которые делают возможным выразительное движение робота. Группа Personal Robot разработала системы управления двигателями (с 8- и 16-осевыми пакетами управления), которые они использовали для Леонардо. Леонардо не похож ни на одно реальное существо, а выглядит как причудливое существо. . Его лицо было спроектировано так, чтобы быть выразительным и коммуникативным, поскольку это социальный робот. Причудливый, целенаправленно молодой вид должен побуждать людей взаимодействовать с ним так же, как с ребенком или домашним животным.

Камера, установленная в правом глазу робота, фиксирует лица. Трекер черт лица, разработанный корпорацией Neven Vision, изолирует лица на снимках. Буфер, содержащий до 200 изображений лица, используется для создания модели человека всякий раз, когда он представляет себя посредством речи. Кроме того, Леонардо может отслеживать объекты и лица визуально, используя набор детекторов визуальных признаков, которые включают цвет, оттенок кожи, форму и движение.

Группа планирует, что у Леонардо будет кожа, способная определять температуру, близость и давление. Для этого они экспериментируют с чувствительными к силе резисторами и квантово-туннельными композитами . Датчики покрыты силиконом, который используется в макияже, чтобы сохранить эстетику робота.

Цель

Целью создания Леонардо было создание социального робота. Его двигатели, датчики и камеры позволяют ему имитировать выражение лица человека, взаимодействовать с ограниченными объектами и отслеживать объекты. Это помогает людям реагировать на робота более привычно. Благодаря этой реакции люди могут взаимодействовать с роботом более естественными способами. Программирование Леонардо сочетается с психологической теорией, поэтому он учится более естественно, более естественно взаимодействует и более естественно сотрудничает с людьми.

Обучение

Леонардо учится с помощью пространственных строительных лесов. Один из способов преподавания учитель размещает рядом с учеником предметы, которые, как он ожидает, он будет использовать. Эту же технику, пространственные леса, можно использовать с Леонардо, которого учат строить парусник из виртуальных блоков, используя только красные и синие блоки. Всякий раз, когда он пытается использовать зеленый блок, учитель убирает «запрещенный» цвет и перемещает красный и синий блоки в пространство робота. Таким образом Леонардо учится строить лодку, используя только красные и синие блоки.

Леонардо также может отслеживать, на что смотрит человек. Это позволяет роботу взаимодействовать с человеком и объектами в окружающей среде. Естественно, люди будут следить за указательным жестом и/или взглядом и понимать, что то, на что указывают или на что смотрят, является объектом, который волнует другого человека и который он собирается обсудить или с которым что-то сделать. Группа персональных роботов использовала способность Леонардо отслеживать и запрограммировала робота так, чтобы он мог действовать как человек, направляя взгляд на объект, на который обращает внимание человек. Соответствие взгляду человека — это один из способов, с помощью которого Леонардо, кажется, демонстрирует более естественное поведение. Такое разделение внимания — один из способов, позволяющих роботу учиться у человека. Выражение лица робота, возможность дать обратную связь о его «понимании» также имеют жизненно важное значение.

Другой способ обучения Льва — мимикрия. Точно так же, как младенцы учатся понимать свой мир и управлять им, он полезен и для социального робота. Подражая выражению лица и движениям тела человека, Лев может различать себя и других. Эта способность важна для людей, позволяющих учитывать точку зрения друг друга, и то же самое касается социального робота. Способность понять, что «другие» не обладают теми же знаниями, что и он, позволяет роботу более точно видеть окружающую среду и принимать более правильные решения на основе своего программирования о том, что делать в конкретной ситуации. Это также позволяет роботу различать намерения человека и его фактические действия, поскольку люди неточны. Это позволило бы человеку без специальной подготовки обучать робота.

Леонардо может исследовать самостоятельно, помимо обучения с человеком, что экономит время и является ключевым фактором успеха персонального робота. Он должен быть способен быстро учиться, используя механизмы, которые уже используют люди (например, пространственные леса, совместное внимание, мимикрия и восприятие перспективы). Это также не может потребовать много времени. И, наконец, с ним должно быть приятно взаимодействовать, поэтому эстетика и выразительность так важны. Все это важные шаги по внедрению робота в дом.

Взаимодействие

Совместное внимание и восприятие перспективы — это два механизма, к которым у Леонардо есть доступ и которые помогают ему естественно взаимодействовать с людьми. Однако Леонардо также может достичь чего-то вроде эмпатии , исследуя данные, которые он получает в результате имитации человеческого выражения лица, языка тела и речи. Подобным же образом люди могут понять, что могут чувствовать другие люди, основываясь на тех же данных. Леонардо был запрограммирован в соответствии с правилами теории симуляции, что позволяет ему проявлять что-то вроде сочувствия. Таким образом, социальное взаимодействие с Леонардо кажется более человеческим, что повышает вероятность того, что люди смогут работать с роботом в команде.

Сотрудничество

Леонардо может работать вместе с человеком над решением общей проблемы настолько, насколько позволяет его тело. Он более эффективен в работе плечом к плечу с человеком благодаря теории работы разума, смешанной с его программами. В задаче, где один человек хочет печенье, а другой — крекеры из двух заблокированных мест, и один из них поменял места, Леонардо может наблюдать, как первый человек пытается добраться туда, где, по его мнению, находятся печенья, и открыть коробку с печеньем, помогая ему достичь цели. его цель. Все социальные навыки Леонардо работают вместе, поэтому он может работать вместе с людьми. Когда человек просит его выполнить задачу, он может указать, что он знает или не знает, а также что он может и не может делать. Общаясь посредством выражений и жестов, а также воспринимая выражения, жесты и речь, робот способен работать в команде.

Авторы

• Профессор Синтия Бризил
• Стэн Уинстон
• Линдси Макгоуэн (художественный руководитель)
• Ричард Лэндон (технический руководитель)
• Команда студии Стэна Уинстона
  • Джон Доу
  • Тревор Хенсли
  • Мэтт Хеймлих
  • Аль Соуза
  • Кэти Макгоуэн
  • Майкл Орнеалес
  • Эми Ветсел
  • Джо Ридер
  • Грейди Холдер
  • Роб Рамсделл
  • Джон Черевка
  • Родрик Хачатурян
  • Курт Хербель
  • Рич Хауген
  • Кейт Марбори
  • Аннабель Троукенс
• Фардад Фариди (аниматор)
• Аспиранты
  • Мэтт Берлин
  • Эндрю «Зоз» Брукс
  • Джесси Грей
  • Гай Хоффман
  • Джефф Либерман
  • Андреа Локерд Томаз
  • Дэн Стил
• Мэтт Ханчер (выпускники)
• Ханс Ли (выпускники)

См. также

• Кисмет (робот)
• Паро (робот)
• Робонавт
• Социальный робот
• Робототехника

Библиография

• «Чувствительная кожа» для роботов-компаньонов с датчиками температуры, силы и электрического поля
• Подход «соматического алфавита» к «чувствительной коже»
• Анализ действий и вывод целей с использованием себя в качестве симулятора
• Подход воплощенного познания к навыкам чтения мыслей для социально интеллектуальных роботов
• Воплощенная вычислительная модель социальных ссылок
• Применение подхода «соматического алфавита» для определения ориентации, движения и направления в группах резисторов, чувствительных к силе
• Сотрудничество в командах человек-робот
• Обучение у других и о других: на пути к использованию имитации для улучшения социального понимания других с помощью роботов. Архивировано 8 августа 2017 г. на Wayback Machine.
• Обучение у учителей-людей с помощью социально-ориентированных исследований
• Взгляд на перспективу: организационный принцип обучения при взаимодействии человека и робота
• Обучение роботов посредством социально-ориентированных исследований
• Робототехника встречается с социальной наукой: воплощенная модель социальных ссылок
• Игры роботов: интерактивные игры с общительными машинами
• Пространственные леса для обучения общительных роботов
• Обучение и работа с роботами как сотрудничество
• Динамический подъем процесса развития
• Опека и социально ориентированное обучение роботов
• Понимание воплощенного учителя: невербальные сигналы для обучения общительного робота
• Совместная работа с роботами-гуманоидами

Дальнейшее чтение

• Брукс, Эндрю; Синтия Бризил (2006). «Работа с роботами и объектами: пересмотр дейктической референции для достижения пространственной точки соприкосновения». Взаимодействие человека с роботом . дои : 10.1145/1121241.1121292 . S2CID   2112599 .
• Бризил, Синтия; Мэтт Берлин; Эндрю Брукс; Джесси Грей; Андреа Томаз (2006). «Использование перспективы, чтобы учиться на неоднозначных демонстрациях». Робототехника и автономные системы . 54 (5): 385–393. дои : 10.1016/j.robot.2006.02.004 .
• Бризил, Синтия; Кори Кидд; Андреа Томаз; Гай Хоффман; Мэтт Берлин. «Влияние невербального общения на эффективность и надежность совместной работы человека и робота». Медиалаборатория Массачусетского технологического института .
• Штиль, Уолтер Дэн (2005). Чувствительная кожа и соматическая обработка для аффективных и общительных роботов на основе подхода соматического алфавита . Массачусетский технологический институт.

Внешние ссылки

• Группа персональных роботов (домашняя страница Леонардо)
• Выступление TED: Синтия Бризил, архивировано 9 ноября 2020 г. в Wayback Machine
• Настоящие трансформеры (статья в New York Times)