Disney научила робота реалистичному зрительному контакту
Инженеры из Disney Research создали прототип человекоподобной роботизированной головы с реалистичной мимикой. Он умеет определять человека, который проявляет к нему интерес, поворачиваться к нему и имитирует типичные для человека движения: моргания глаз, саккады и периодические подъемы головы во время вдохов. Статья опубликована на сайте Disney Research.
В робототехнике есть известный феномен, называемый эффектом зловещей долины. Он заключается в том, что повышение реалистичности человекоподобного персонажа повышает его привлекательность не всегда: в случае, если он достаточно реалистичен, но все же не настолько, как живой человек, попытка придать ему человеческий вид наоборот будет вызывать отвращение и страх. Особенность эффекта также заключается в том, что для подвижных роботов этот эффект проявляется сильнее, чем для статичных человекоподобных фигур. Это связано с тем, что у людей есть мимика, выражающаяся в множестве небольших и нерегулярных движений разными частями лица и тела, а роботы, как правило, ей обделены.
Исследовательское подразделение The Walt Disney Company давно занимается созданием анимированных персонажей, поскольку компания использует их в своих парках развлечений. В основном персонажи в этих парках имеют «мультяшную» внешность, поэтому их эффект зловещей долины касается слабо, однако компания делает и реалистичных роботов, к примеру, героев «Пиратов Карибского моря», и у них эта проблема пока сохраняется. Тем не менее инженеры Disney Research продолжают создавать все более реалистичные роботизированные каркасы, повторяющие те или иные особенности поведения людей.
В новой работе инженеры научили робота поддерживать зрительный контакт с человеком и делать небольшие мимические движения. Они использовали один из уже собранных роботов с туловищем и головой. Инженеры задействовали шею, глаза, веки и брови, хотя робот также может двигать губами и челюстью. Дополнительно они оснастили его камерой глубины на груди, чтобы он мог видеть людей перед ним и реагировать на них. Авторы придумали для робота роль: это старый человек с плохим слухом и зрением, который читает книгу и часто отвлекается на людей, проходящих мимо. Если человек подходит близко к нему, он либо смотрит на него неодобрительно, либо, если он уже видел его, узнает и реагирует дружелюбно.
При появлении человека в поле зрения камеры робота создает для него кинематический скелет (схему частей тела). По скорости и направлению движения, расстоянию до человека и тому, совершает ли он какие-то приветствующие движения, к примеру, машет рукой, робот определяет уровень заинтересованности и решает, нужно ли ему реагировать. Также у робота есть механизм привыкания: если он вступил в зрительный контакт с человеком, алгоритм линейно уменьшает его индекс заинтересованности со временем.
У индекса заинтересованности есть два порога: при достижении первого робот взглядывает на человека, поворачивает глаза и немного шею, а если он увеличивается до второго, более высокого, порога, то робот полностью переключает внимание на человека. При взгляде и переключении внимания у робота активируются саккады (быстрые непроизвольные движения глаз), направление которых случайными образом варьируется между тремя точками. Это позволяет имитировать реальный зрительный контакт, при котором люди смотрят на оба глаза и рот.
Инженеры отмечают, что новые функции заметно увеличивают реалистичность персонажа, но признают некоторые ограничения. Одно из них заключается в том, что в текущей версии глаза робота настроены так, что они смотрят параллельно и фокус настроен на бесконечность. При близком контакте это создает впечатление, что робот смотрит не на человека, а сквозь него.
В 2018 году японский инженер создал робота с подвижными глазами, веками и бровями, который умеет копировать мимику человека в реальном времени.
Григорий Копиев
Он выдерживает температуру в 200 градусов Цельсия на протяжении 10 минут
Инженеры разработали термоустойчивый квадрокоптер FireDrone, он способен выдержать температуру в 200 градусов Цельсия в течение десяти минут. Это стало возможно благодаря тепловой защите на основе аэрогеля из полиимида, в которую заключены все внутренние компоненты дрона, включая электромоторы. Прототип оборудован инфракрасной камерой и термодатчиками, отслеживающими внутреннюю и внешнюю температуры. Благодаря устойчивости к высоким температурам дрон может пригодиться пожарным службам для разведки во время пожаров. Статья опубликована в журнале Advanced Intelligent Systems. Во время тушения пожаров пожарные службы отправляют на место происшествия разведывательные отряды, чтобы оценить ситуацию. Это создает риск для жизни и здоровья сотрудников спасательных служб, поэтому инженеры ищут возможность использовать для этой цели дроны, которые можно было бы отправить к источнику опасности вместо людей. С помощью беспилотников можно предварительно обследовать место происшествия и определить положение источников опасности, составить план местности и попытаться найти выживших. Однако для того, чтобы работать в непосредственной близости от источника высокой температуры, дрон должен обладать термозащитой. Инженеры под руководством Мирко Ковача (Mirko Kovač) из Имперского колледжа Лондона разработали прототип квадрокоптера FireDrone с термозащитой на основе армированного стеклотканью полиимидного аэрогеля — легкого пористого геля, который состоит в основном из воздушных полостей в полиимидной матрице с добавлением стекловолокна и силикатного аэрогеля. Благодаря этой защите дрон способен выдерживать температуру до 200 градусов Цельсия на протяжении десяти минут, при этом температура внутри корпуса не превышает 40 градусов. Помимо обычной RGB-камеры, дрон оборудован также камерой, снимающей в инфракрасном диапазоне для обнаружения источников высокой температуры, в условиях сильного задымления. Бортовая электроника один раз в секунду измеряет температуру снаружи и внутри термозащитного кожуха. Внутри дрона есть система охлаждения, которая построена на использовании эффекта понижения температуры при испарении сжиженного углекислого газа, который находится в картридже. При излишнем нагреве происходит открытие клапана и небольшие трубки распределяют газ для охлаждения внутренних компонентов. Термозащита дрона построена из плоских элементов толщиной 15 миллиметров, которые крепятся к раме из полиамида, образуя ромбокубооктаэдр. Корпус такой формы проще в изготовлении, чем корпус с изогнутыми элементами, при этом он имеет достаточный внутренний объем. Для отражения инфракрасного излучения от источников тепла снаружи дрон покрыт алюминиевой фольгой. Двигатели находятся в центральной части дрона, их вращение передается пропеллерам с помощью трансмиссии. Термозащиту разработчики испытали в тепловой камере, а также в тестовых полетах вблизи источников открытого пламени. Эти эксперименты подтвердили, что за счет тепловой изоляции с помощью аэрогеля и использования системы охлаждения удается значительно замедлить рост внутренней температуры. Кратковременно дрон способен выдержать температуру даже больше 1000 градусов, однако при этом начинают происходить структурные изменения корпуса за счет деформации аэрогеля. Для чистого полиимидного аэрогеля такая деформация наблюдается уже выше 200 градусов, но дополнительные армирующие добавки позволяют снизить этот эффект. Благодаря низкой теплопроводности дрон может использоваться также и при низких температурах. И если время работы дрона в условиях высокой температуры определяется размером резервуара с углекислым газом для системы охлаждения, то в случае полетов в условиях холода, внутренняя температура поддерживается на достаточном уровне за счет тепловыделения внутренних компонентов дрона. https://www.youtube.com/watch?v=pNp2T9Sx7xY Из множества существующих дронов, предназначенных для тушения пожаров с помощью воды или огнетушителей выделяется гексакоптер NIMBUS, разработанный специалистами из Университета Небраски-Линкольна. Вместо тушения уже разгоревшегося огня, он предназначен для создания новых контролируемых поджогов — одного из методов борьбы с пожарами. Для этого он оборудован системой сброса горящих шаров.