Házilag készíthető robot a fiókunkban porosodó régi mobilból
Kamera, egyensúlyérzékelő, processzor és Wi-Fi: egy régi mobilban minden megvan, ami a kétlábú robotnak kell.
Szinte minden háztartásban lapul valahol egy régi mobiltelefon, amelyet már nem használunk, de kidobni sem volt szívünk. A Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem (UCLA) kutatói szerint ezeknek a készülékeknek még van egy dobásuk: két lábon járó robot agya lehet belőlük. A PhoneBot nevű robotot az egyetem Robotikai és Mechanizmusok Laboratóriumában (RoMeLa) építették, amelyet Dennis Hong, a humanoid robotok ismert amerikai kutatója alapított.
Hong neve a robotikában régóta ismert. Csapata 2007-ben harmadik lett az önvezető autók DARPA Urban Challenge versenyén, a Popular Science magazin 2009-ben felvette a Brilliant 10 listájára, 2011-ben pedig megkapta a legjobb humanoid robotért járó Louis Vuitton-kupát. A PhoneBot tanulmányát Hong három munkatársával jegyzi.
A robot nagyjából 48 centiméter magas, és a telefonnal együtt 1,8 kilogrammot nyom, vagyis kényelmesen elfér az íróasztalon. A kutatók számításai szerint a telefonon kívüli alkatrészek körülbelül 400 dollárba kerülnek. A szerzők az arXiv tudományos előközlési oldalon tették közzé tanulmányukat, amelyben azt írják, hogy
a robot hardver- és szoftvertervei teljesen nyílt forrásúak, így mások is megépíthetik és továbbfejleszthetik, az iskolai oktatástól a kutatólaborokig.
Ami a zsebünkben van, az a robotnak is jó
Egy kutatási robothoz általában külön kamera, külön mozgásérzékelő, külön számítógép és rengeteg kábel kell: egy okostelefonban mindez gyárilag együtt van. A PhoneBotban a telefon kamerája lát, a beépített inerciális mérőegység pedig úgy segíti az egyensúlyozást, mint nekünk a belső fülünk. A processzor futtatja a lábakat irányító neurális hálót, az érintőképernyőn pedig az állapotjelzők és a kezelőgombok jelennek meg.
A telefon a robot törzsén kap helyet. Saját fejlesztésű Android-alkalmazás működik rajta, amely a Google mobilos gépi tanulási keretrendszere, a TensorFlow Lite segítségével futtatja a mozgást vezérlő neurális hálókat.
A mobilt semmilyen kábel nem köti a robothoz. Wi-Fin küldi a parancsokat egy kis fedélzeti számítógépnek, amely továbbítja őket a motoroknak. Ennek gyakorlati haszna van: a telefont úgy cserélhetjük másik típusra, hogy a robot elektronikájához hozzá sem kell nyúlnunk.
Tizenhárom motor és egy forgó derék
A PhoneBotot 13 szervomotor mozgatja, lábanként hat, a tizenharmadik pedig a törzset forgatja. Ez utóbbinak köszönhetően a robot a kameráját az ember felé fordíthatja úgy, hogy közben a lába a helyén marad, így jól tudja követni azt, akire figyel. Mind a 13 ízületben ugyanaz a típus dolgozik, a ROBOTIS cég DYNAMIXEL XL430-W250-T jelű szervója.
A tanulmány szerint ez a robot legnagyobb költségtétele: darabja 23,90 dollár, a 13 motor tehát együtt nagyjából 310 dollár, ami a teljes költség több mint háromnegyede. Ezek a motorok bevett alkatrészek a hobbi- és oktatási robotikában, európai robotikai webáruházakban is kaphatók.
Karja és feje egyelőre nincs, a kutatók a jövőben könnyű karokkal szerelnék fel.
Négy telefon, egyik sem csúcsmodell
A csapat négy androidos telefonnal próbálta ki a robotot: egy 2017-es Honor 9-cel, egy 2024-es és egy 2025-ös Moto G-vel, valamint egy Samsung Galaxy A16 5G-vel. Mind a négy telefon elvitte az alapfunkciókat: a PhoneBothoz nincs szükség drága csúcskészülékre.
Hasznos tanács azoknak, akik maguk építenék meg a robotot: a kamerás térképezéshez és helymeghatározáshoz Google-szolgáltatások kellenek, ezért ha a fiókban több régi mobil közül választhatunk, érdemes olyat elővenni, amelyen működik a Google Play.
Pontokért tanult meg járni
A járást a robot maga tanulta meg, próbálkozások hosszú sorozatával. A tanulmány szerint ez a MuJoCo nevű fizikai szimulátorban zajlott, ahol a virtuális robot akárhányszor eleshetett anélkül, hogy a valódi motorok és ízületek kárt szenvedtek volna.
A New Atlas leírása szerint ez egyfajta pontozással működött: pluszpont járt azért, ha a robot tartotta a tempót, felváltva lépett és talpon maradt, levonás pedig például azért, ha húzta a lábát. A kutatók
a szimulációban a valódi motorok erejének és sebességének korlátait, sőt a fogaskerekek holtjátékát is modellezték, hogy a robot ne tanuljon meg olyan mozdulatot, amelyre a valódi hardver képtelen.
Az első próbálkozások során furcsa hiba bukkant fel. Bár a robot két lába teljesen egyforma, a betanított járás féloldalas lett: a bal láb mindig elöl maradt, a terhet pedig nagyrészt a jobb láb viselte. A kutatók erre úgy találtak megoldást, hogy minden tanítópéldának elkészítették a tükörképét is, amelyben a bal és a jobb oldal helyet cserélt. A program mindkét változatból tanult, és ehhez még újabb szimulációt sem kellett futtatni.
Ezzel a bal és jobb oldali ízületek közötti eltérés a szimulációban 0,254 radiánról (nagyjából 14,6 fokról) 0,003 radiánra (kevesebb mint 0,2 fokra) csökkent. A tükrözés a tanulást is gyorsabbá és egyenletesebbé tette, a motorok terhelése pedig kiegyenlítettebben oszlott meg a két láb között. Az így betanított vezérlést a kutatók a valódi robotra töltötték, amely ezután már járt, követni tudott egy embert, és hasra esés után magától talpra állt.
Beszélget és filmez is
A PhoneBot a járáson túl beszélgetni is tud, filmfelvételt készít, és mozgó távjelenléti eszközként használható, vagyis aki távol van, a robot kameráján keresztül körülnézhet egy másik helyiségben, és a robotot irányítva be is járhatja:
a telefon a mikrofonjával hallja a hozzá intézett szavakat, és a hangszóróján válaszol.
A beszédfelismerés és a nyelvi modell jelenleg még egy közeli laptopon fut, amelyet a telefon Wi-Fin ér el. A kutatók szeretnék, ha a jövőben egy megfelelő nyelvi modell magán a telefonon futna.
A New Atlas szerint a csapat olyan nyelvi modellel is kísérletezne, amely a kimondott utasításokat és a kamera képét együtt fordítja le a robot mozdulataira. Így egyszer elég lehet szólni a PhoneBotnak, hová menjen.
Kiknek szól a PhoneBot?
Az ár akkor igazán beszédes, ha más kis kutatási humanoidokéval vetjük össze. A hasonló méretű robotok 3500 és 13 800 dollár közötti áron kaphatók, igaz, képességeik eltérnek a PhoneBotétól.
A szerzők elsősorban oktatási és kutatási platformnak szánják a robotot, alapnak, amelyre mások építhetnek. Így elérhető közelségbe kerül egy kétlábú, saját látással rendelkező robot, amely
a felkészült, lelkes barkácsolóknak is izgalmas kísérleti eszköz lehet.
Az ötletnek előzménye van. Az Intel Intelligent Systems Lab kutatói 2020-ban OpenBot néven 50 dolláros (telefon nélküli) kerekes robottestet terveztek androidos telefonokhoz, amely már embert követett, és önállóan navigált számára új irodai környezetben. A PhoneBot ezt a gondolatot viszi tovább egy olyan robotra, amelynek járás közben az egyensúlyát is meg kell tartania.
A járást egyelőre csak sík talajon sajátította el, a kutatók következő célja ezért az, hogy egyenetlen terepen is megtanítsák járni.