Vetenskapen har länge fascinerat oss med visioner om robotar som kan interagera med oss, hjälpa oss och till och med underhålla oss. Från de ikoniska droiderna i ”Star Wars” till de komplexa humanoiderna som utvecklas i dagens laboratorier, har robottekniken gjort enorma framsteg. Nyligen har dessa två världar, fiktion och verklighet, kolliderat på ett spännande sätt genom arbetet av en framstående robotforskare som återskapade Cosmo, robotkaraktären från Netflix-filmen ”The Electric State”. Denna artikel utforskar denna prestation i detalj, undersöker de unika utmaningarna, de innovativa lösningarna och den bredare inverkan av detta projekt på robotteknikens framtid.
Dennis Hong och RoMeLa: En bakgrund
Dennis Hong är en mekanisk och flygteknisk professor vid UCLA och direktör för Robotics and Mechanisms Laboratory, eller RoMeLa. Hans forskning sträcker sig över ett brett spektrum av robottyper, från flytande ballonger med spindelliknande ben till kraftiga humanoidkonstruktioner som briljerar på fotbollsplanen. Hong är inte bara en forskare utan också en visionär som strävar efter att överbrygga klyftan mellan vad robotar kan göra i teorin och vad de faktiskt kan utföra i praktiken. Hans arbete är djupt rotat i hans barndomsfascination för ”Star Wars”, särskilt droiderna C-3PO och R2-D2, vilket inspirerade honom att ägna sitt liv åt robotteknik.
Hong har en imponerande meritlista. Innan han kom till UCLA, var han professor vid Virginia Tech i elva år. Vid RoMeLa leder han ett team som kontinuerligt utforskar nya gränser inom robotteknik. Deras projekt spänner över ett brett fält: klättrande robotar, hoppande robotar, rullande robotar, humanoida robotar, amöbarobotar och kemiskt aktiverade robotar. Denna mångfald visar på laboratoriets engagemang för att undersöka alla aspekter av robotik och mekanik.
Utmaningen: Att ge Cosmo liv
När Russo-bröderna, regissörerna bakom filmen ”The Electric State”, kontaktade Hong, presenterades han med en unik utmaning: att bygga en verklig version av Cosmo, robotkaraktären i filmen. Detta var inte bara en teknisk övning utan också en konstnärlig och konceptuell utmaning. De traditionella hindren för att använda robotar i filmer (CGI ansågs oftast vara mer ekonomiskt och praktiskt) ställde Hong och hans team inför en ny fråga.
Hong berättar om hur han under många år försökt samarbeta med filmindustrin, men ofta möttes av argumentet att CGI var tillräckligt. Produktionsbolagen behövde inte fysiska robotar. Russo-bröderna hade emellertid en annan vision: tänk om Cosmo kunde vara närvarande vid premiären, på Comic Cons och vid marknadsföringsevenemang? Det skulle vara en fantastisk marknadsföringsstrategi, men det var också en viktig detalj för att göra upplevelsen mer verklig och engagerande för publiken.
Tekniska hinder och innovativa lösningar
Att skapa Cosmo innebar flera betydande tekniska utmaningar:
- Designens begränsningar: Cosmo hade en gigantisk gul huvud och stora stövlar, vilket gjorde den otymplig och olämplig för praktisk gång. Hong och hans team var tvungna att hitta ett sätt att implementera dessa designelement utan att kompromissa med robotens rörelseförmåga.
- Tidsbrist: Teamet hade bara åtta månader på sig att bygga roboten, vilket krävde snabb design och tillverkning.
- Storleksbegränsningar: Cosmos kropp var liten, vilket gjorde det svårt att rymma alla nödvändiga komponenter, inklusive batterier, datorer, sensorer och ställdon.
- Rörelsens realism: Industrirobotar använder ofta servoställdon som är styva och precisa, men inte lämpliga för en karaktär som behöver röra sig naturligt och uttrycksfullt.
För att övervinna dessa utmaningar utvecklade Hongs team en ny typ av ställdon som kallas BEAR (Back-Derivable Electromagnetic Actuators for Robots). Dessa ställdon fungerar som ”konstgjorda muskler” och möjliggör mjuka, flytande rörelser som liknar de hos en människa. BEAR-ställdon styr inte bara positionen utan också kraften, vilket ger roboten en mer levande och dynamisk rörelseprofil.
BEAR-ställdon: En teknisk genombrott
Utvecklingen av BEAR-ställdon var ett viktigt steg framåt för robotteknik. Traditionella servoställdon är utmärkta för precisa rörelser i industriella miljöer, men de saknar den flexibilitet och anpassningsförmåga som krävs för interaktion med människor och komplexa miljöer. BEAR-ställdon ger robotar förmågan att reagera på krafter och tryck, vilket gör dem säkrare och mer effektiva i en mängd olika applikationer.
Hong framhåller att BEAR-ställdon redan används i andra av hans laboratorieprojekt, inklusive den humanoida roboten Artemis. Artemis är känd som världens snabbaste gående robot och en mästare i autonom robotfotboll. Detta bevisar att tekniken inte bara är lämplig för underhållning utan också har praktiska tillämpningar inom forskning och utveckling.
Humanoida robotar: Varför mänsklig form?
Hong har ett starkt engagemang för utvecklingen av humanoida robotar. Han förklarar att även om det är tekniskt utmanande att skapa robotar som går på två ben och har mänskliga händer, finns det viktiga skäl att eftersträva detta mål.
Hong refererar till arkitekten Louis Sullivans ord ”Form follows function” och uppmanar till att istället för att ifrågasätta *varför* vi behöver humanoida robotar bör vi överväga *vilka* uppgifter som kräver en mänsklig form och storlek. Hong ser framtiden där robotar hjälper oss i våra hem med vardagliga sysslor som att diska och ta ut soporna. För att kunna utföra dessa uppgifter effektivt måste robotarna vara anpassade till den mänskliga miljön. Trappor, dörrhandtag och verktyg är alla designade för människor, så en robot i mänsklig form har en naturlig fördel.
Dessutom är humanoida robotar lämpliga för krissituationer. Hongs team har utvecklat THOR (Tactical Hazardous Operations Robot), en robot avsedd för katastrofhjälp. I händelse av en kärnkraftsolycka som Fukushima, kan robotar användas för att rädda människor och reparera skador i miljöer som är för farliga för människor.
BALLU: Ett alternativt tillvägagångssätt
I kontrast till de komplexa, kraftfulla humanoiderna som Artemis, har Hongs laboratorium också skapat BALLU (Buoyancy-Assisted Lightweight Legged Unit), en robot som tar ett radikalt annorlunda tillvägagångssätt. BALLU består av en heliumballong med två spindelliknande ben. Detta unika designval gör att roboten är otroligt säker och billig att tillverka.
Hong förklarar att inspirationen till BALLU kom från en brainstorming-session där de ställde sig själva ”löjliga” frågor, som ”Vad händer om vi kan ändra riktningen på gravitationen?”. Även om roboten kan se absurd ut, har den visat sig vara både elegant och effektiv, särskilt i miljöer där säkerhet är av största vikt.
AI och robotteknik: En symbiotisk relation
Artificiell intelligens (AI) spelar en allt större roll inom robotteknik. Hong förklarar att AI i hans arbete oftast handlar om autonomi, förmågan för robotar att fatta självständiga beslut och utföra uppgifter utan direkt mänsklig inblandning.
Hong skiljer på två metoder för att implementera AI i robotar: modellbaserad inlärning och datadriven inlärning. För Artemis, kunde Hongs team inte använda AI eftersom de saknade tillräckligt med data om robotens rörelser och interaktioner med miljön. Till skillnad från text-, bild- och videobaserade AI-system som ChatGPT, DALL-E och Sora, är det svårt att samla in och bearbeta data för robotar som involverar position, acceleration, påverkan och friktion.
BALLU å andra sidan var lämplig för datadriven inlärning. Eftersom roboten inte faller omkull, kunde den kontinuerligt gå runt i labbet och samla in data om sina rörelser med hjälp av rörelsedetekteringskameror. Denna data användes sedan för att träna ett AI-system som styrde robotens gång.
Framtidens robotteknik: En optimistisk syn
Hong är mycket entusiastisk över framtiden för robotteknik. Han betonar att även om det finns etiska och säkerhetsmässiga utmaningar som måste hanteras, har robottekniken potentialen att göra världen till en bättre plats. Hong definierar en robot som ”en intelligent maskin som gör saker som människor inte kan göra, inte borde göra eller inte vill göra.” Med detta i åtanke är robotteknik inte bara en fråga om teknisk innovation utan också ett sätt att förbättra livskvaliteten och skapa en mer rättvis och hållbar framtid.
Cosmo, roboten från ”The Electric State,” är ett exempel på hur robotteknik kan användas för att underhålla och glädja människor. Även om Cosmo kanske inte utför traditionella arbetsuppgifter, bidrar den till människors välbefinnande genom att skapa en upplevelse och inspirera fantasin.
Sammanfattningsvis har robottekniken nått en punkt där fiktion och verklighet börjar smälta samman. Genom kreativa och innovativa lösningar som BEAR-ställdon och genom att ta till sig både modellbaserade och datadrivna AI-metoder, banar forskare som Dennis Hong vägen för en framtid där robotar spelar en allt viktigare roll i våra liv.
Slutord
Dennis Hongs arbete med att skapa en verklig version av Cosmo från ”The Electric State” är ett utmärkt exempel på hur robotteknik kan överskrida tekniska gränser och beröra våra hjärtan och sinnen. Från underhållning till praktiska applikationer, har robottekniken potentialen att förändra vårt samhälle och förbättra våra liv på otaliga sätt.
Word count: 1835
