Андроид Actroid: реалистичные гуманоидные роботы из Японии.

Введение

Тип андроида

Актроид – это тип андроида (гуманоида) с высокой степенью визуального сходства с человеком, разработанный Университетом Осаки и производимый компанией Kokoro Company Ltd. (подразделение аниматроники Sanrio). Он был впервые представлен на Международной выставке роботов 2003 года в Токио, Япония. С тех пор было создано несколько различных версий этого продукта. В большинстве случаев внешность робота моделировалась по образу среднестатистической молодой женщины японского происхождения. Актроид – это новаторский пример реальной машины, подобной тем, что описываются в научной фантастике как андроиды или гиноиды, и до сих пор использовались только для вымышленных роботов. Он способен имитировать реалистичные функции, такие как моргание, речь и дыхание. Модели "Repliee" – это интерактивные роботы, обладающие способностью распознавать и обрабатывать речь, а также отвечать соответствующим образом.

Технология

Внутренние датчики позволяют моделям Actroid реагировать естественно благодаря пневматическим приводам, расположенным во многих точках сочленений верхней части тела. Ранние модели имели 42 точки сочленений, более поздние – 47. Движения в нижней части тела пока ограничены. Благодаря совместной работе сенсорной системы робота и его пневматических движений, он достаточно быстро реагирует на или отражает навязчивые действия, такие как шлепок или тычок. Искусственный интеллект позволяет ему по-разному реагировать на более нежные прикосновения, например, на хлопок по руке. Actroid также может имитировать человеческое поведение, слегка меняя положение, движения головы и глаз, а также создавая иллюзию дыхания в груди. Кроме того, робота можно "обучить" имитировать человеческие движения, заставив его наблюдать за человеком, на ключевых точках тела которого закреплены светоотражающие метки. Отслеживая эти метки своей визуальной системой и вычисляя движения конечностей и суставов, чтобы они соответствовали увиденному, робот может "изучить" это движение и повторить его. Кожа состоит из силикона и выглядит очень реалистично. Сжатый воздух, питающий сервомоторы робота, и большая часть компьютерного оборудования, управляющего ИИ, находятся вне основного блока. Это является одним из факторов, ограничивающих возможности передвижения робота. При демонстрации Actroid всегда либо сидит, либо стоит, опираясь на надежную поддержку сзади. Интерактивные Actroid могут общаться с людьми на элементарном уровне, говоря. Микрофоны внутри этих Actroid записывают человеческую речь, которая затем фильтруется для удаления фонового шума, включая звуки работы самого робота. Программное обеспечение для распознавания речи преобразует аудиопоток в слова и предложения, которые затем обрабатываются ИИ Actroid. Затем устный ответ воспроизводится через внешние динамики. Дополнительная интерактивность достигается невербальными методами. При обращении к говорящему интерактивные Actroid используют комбинацию "датчиков пола и всенаправленных визуальных датчиков" для поддержания зрительного контакта. Кроме того, роботы могут в ограниченной степени реагировать на язык тела и тон голоса, изменяя выражение лица, позу и интонацию.

Internal sensors allow Actroid models to react with a natural appearance by way of air actuators placed at many points of articulation in the upper body. Early models had 42 points of articulation, later models have 47. So far, movement in the lower body is limited. The operation of the robot's sensory system in tandem with its air powered movements make it quick enough to react to or fend off intrusive motions, such as a slap or a poke. Artificial intelligence gives it the ability to react in a different way to more gentle kinds of touch, such as a pat on the arm. The Actroid can also imitate human like behavior with slight shifts in position, head and eye movements and the appearance of breathing in its chest. Additionally, the robot can be "taught" to imitate human movements by facing a person who is wearing reflective dots at key points on their body. By tracking the dots with its visual system and computing limb and joint movements to match what it sees, this motion can then be "learned" by the robot and repeated. The skin is composed of silicone and appears highly realistic. The compressed air that powers the robot's servo motors, and most of the computer hardware that operates the A. I., are external to the unit. This is a contributing factor to the robot's lack of locomotion capabilities. When displayed, the Actroid has always been either seated or standing with firm support from behind. The interactive Actroids can also communicate on a rudimentary level with humans by speaking. Microphones within those Actroids record the speech of a human, and this sound is then filtered to remove background noise including the sounds of the robot's own operation. Speech recognition software is then used to convert the audio stream into words and sentences, which can then be processed by the Actroid's A. I. A verbal response is then given through speakers external to the unit. Further interactivity is achieved through non verbal methods. When addressed, the interactive Actroids use a combination of "floor sensors and omnidirectional vision sensors" in order to maintain eye contact with the speaker. In addition, the robots can respond in limited ways to body language and tone of voice by changing their own facial expressions, stance and vocal inflection.

Модели

Оригинальный Repliee Q1 имел "сестру" – модель Repliee R1, созданную по образу 5-летней японской девочки. Более продвинутые модели были представлены на выставке "Экспо 2005" в Айчи, чтобы помогать посетителям ориентироваться и находить нужные места и мероприятия. Эти роботы получили четыре уникальных лица. Модель ReplieeQ1, представленная на выставке, была создана по образцу телеведущей Айако Фудзи, работающей на NHK. Для создания лица модели Repliee Q2 были отсканированы лица нескольких молодых японок, а полученные изображения объединены в усредненный композитный портрет. Новая модель Actroid DER2 недавно совершила тур по городам США. На NextFest 2006 робот говорил на английском языке и был представлен в стоячем положении, одетым в черный виниловый комбинезон. Примерно в то же время другой Actroid DER2 был показан в Японии. Этот новый робот обладает более реалистичными чертами лица и движениями, чем его предшественник. В июле 2006 года робот был представлен публике вновь. Эта модель была создана по образу ее создателя-мужчины, робототехника Хироси Исигуро, и получила название Geminoid HI 1. Управляемый с помощью интерфейса захвата движений, Geminoid HI 1 способен имитировать движения тела и лица Исигуро, а также воспроизводить его голос в синхронизации с его жестами и позой. Исигуро надеется довести степень реалистичности робота до такого уровня, чтобы использовать его для дистанционного преподавания, читая лекции из дома, в то время как Geminoid взаимодействует с его студентами в Университете Осаки. В мае 2011 года датский профессор Хенрик Шерфе представил свою роботизированную копию. Изготовленный в Японии и названный Geminoid DK, он управляется дистанционно оператором, работающим за компьютером, но запрограммирован на воспроизведение уникальных движений тела Шерфе, таких как пожимание плечами и взгляды.

Актроидная хронология

Прецедент для этого типа роботов-гуманоидов можно найти в экспозиции Audio Animatronics "Great Moments with Mr. Lincoln", представленной в павильоне штата Иллинойс на Всемирной выставке в Нью-Йорке в 1964 году, созданной компанией WED Enterprises, и вскоре после этого – в Disneyland. В устройстве использовались пневматика и гидравлика для движения, а также силиконовая кожа. Фигура Линкольна могла подниматься со стула и жестикулировать во время выступления. Дата разработки: 2003 ноябрь – "Actroid" представлен на Международной выставке роботов. 2004 январь – Модель "Actroid ReplieeQ1" разработана в Университете Осаки. 2004 декабрь – "Actroid ReplieeQ1 expo" разработан для Expo 2005 в Айчи. 2005 март – Модели "Actroid expo" были представлены на Expo 2005; три – на информационных стендах, ещё один – на сцене в качестве ведущего. 2005 июнь – Представлен "Actroid DER" (Dramatic Entertainment Robot), доступный только для аренды. 2005 июль – Исследовательская группа Исигуро разрабатывает "Actroid ReplieeQ2" в Университете Осаки. 2006 июль – "Geminoid HI 1" создан по образу Хироси Исигуро. 2006 октябрь – "Actroid DER2" поступили в продажу. 2008 октябрь – Выпущены устройства "Actroid DER3". 2009 ноябрь – Выпущен "Actroid Sara". 2011 октябрь – "Actroid F" выпущен в виде мужской и женской моделей.