Japanska robotika: AIST Joint Robotics Laboratory

Nacionalni Institut Napredne Industrijske Nauke i Tehnologije (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology – 産業技術総合研究所) ili skraćeno AIST je državna istraživačka institucija čije se sedište nalazi u Tsukubi i Tokiju. Iako ima dugu istraživačku istoriju kao i primenu na industriju još od 1882. godine, ovakav kakav je danas, AIST je oformljen 2001. godine. 

 Institut se sastoji od oko 40 nezavisnih istraživačkih jedinica, raspoređenih po celom Japanu, koje se bave istraživanjima iz raznih oblasti, tačnije, koncentrisanih u 6 istraživačkih polja:

• Životna sredina i Energija
• Životne nauke i Biotehnologija
• Informatika i Elektronika
• Nanotehnologija, Materijali i Manufaktura
• Metrologija i Nauka o Merenju
• Geološka Istraživanja i Primenjene Geonauke

  Više informacija o svakoj od navedenih oblasti i ostalim organizacionim jedinicama, može se naći ovde.

  Jedan od instituta u oblasti Informatike i Elektronike, Istraživački Institut za Inteligentne Sisteme, bavi se razvojem tehnologija i metoda sa primenom u robotici. Dalja organizaciona podela u okviru ovog instituta je na 8 istraživačkih grupa:

1. Grupa za sintezu RT (real-time) sistema (RT-Synthesis Research Group). Fokus grupe je razvoj RT-middleware-a za robotske sisteme.
2. Grupa za viziju i manipulaciju (Vision and Manipulation Research Group). Poboljšanje preciznosti i robustnosti manipulativnih robotskih sistema za rad u zatvorenim i otvorenim prostorima. Oblasti istraživanja ostalih uključuju naprednu 3D viziju, planiranje pokreta, senzore dodira i inteligentnu manipulaciju zasnovanu na primitivima.
3. Grupa za humanoide (Humanoid Research Group). Cilj ove grupe je stvaranje novih upotreba za humanoidne robote, kao i robote za edukaciju i zabavu (“edutainment”). U saradnji sa privatnim kompanijama razvijaju hardver, a istraživanja se vrše u oblasti lokomocije, manipulacije, prepoznavanja objekata, sluha, dialoga, poučavanja i dr. Mala zanimljivost o grupi za humanoide, istraživači odatle, slično kao i sa mnogih prestižnih Japanskih univerziteta, su u prošlosti sarađivali sa Institutom Mihajlo Pupin iz Beograda i akademikom Miomirom Vukobratovićem na čelu, tokom početaka humanoidne robotike. Ove veze naših i japanskih istraživača su ostale očuvane i do današnjih dana. 
4. Grupa za servisnu robotiku (Service Robotics Research Group). Ova grupa se bavi razvojem i realizacijom servisnih robota koji mogu da pomažu i koegzistiraju sa ljudima u svakodnevnom zivotu u kući, bolnicama, kancelarijama, sa starim ljudima i sličnim okruženjima. Da bi se ovakvi sistemi realizovali, istraživanja se vrši na razvoju sistema za analizu potreba ljudi, evaluacija benefita, intuitivni interfejs za pomoćnu robotsku ruku, pouzdana navigacija i manipulacija u zatvorenim sredinama, tehnologija za opažanje za bezbednu koegzistenciju robota i ljudi zasnovana na viziji.
5. Grupa za pouzdane sisteme (Dependable Systems Research Group). Grupa se bavi visoko pouzdanom tehnologijom, funkcionalnom sigurnošću, procenom rizika, ljudskom greškom, sigurnosnom sertifikacijom i internacionalnim standardima da bi omogućili pristup robotima i najbližu saradnju sa ljudima u radnom, životnom i ostalim svakodnevnim okruženjima.
6. Grupa za terensku robotiku (Field Robotics Research Group). Istraživanje ove grupe se odnosi na mobilne sisteme za asistenciju na otvorenom prostoru. U tom smislu, razvijaju se tehnologije prepoznavanja okoline, lokalizacije, navigacije, inteligentnih transportnih sistema, decentralizovanog združenog upravljanja, mobilne komunikacije, konstrukcije dinamičkih mreža i slično.
7. Grupa za pametnu komunikaciju (Smart Communication Research Group). U cilju poboljšanja ljudske komunikacije, ova grupa koristi najnovije tehnologije senzora, obrade medija i analize procesa formiranja međuljudskih i ljudsko-sistemskih konekcija. Razvijaju visoko sigurnosna i operabilna invalidska kolica, sisteme za prepoznavanje govora pri spoljašnjim smetnjama i razne sisteme za detekciju anomalija, zvučna detekcija pada ljudi i dr. Projekti su koncipirani da razvijaju sisteme za brigu o ljudima kojima je potrebna pomoć, kao što su stara lica, invalidi i slično.
8. Grupa za socijalnu inteligenciju (Social Intelligence Research Group). Ova grupa se bavi unapređivanjem komunikacije i kolaboracije raznih servisa kroz deljenje informacija, integracije i zaštite podataka koristeći metode kolektivne inteligencije itd.

 Takođe i dva centra: Kombinovana grupa (CNRS-AIST) (Joint Robotics Laboratory) i Centar za razvoj OpenRT platforme (OpenRT Platform Task Force).

 Što se kombinovane robotičarske grupe tiče, ona je zamišljena kao udruženi projekat ekipe sa AIST-a i francuskog nacionalnog istraživačkog centra CNRS – Centre National de la Recherche Scientifique, tačnije grupe “Gepetto” sa LAAS (Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes) instituta iz Tuluza. Rukovodilac ovog odeljenja je Eichii Yoshida sa japanske, i Philippe Souères sa francuske strane. 

 Između ostalih, roboti koje koriste u JRL-u su HRP-2 Promet i HRP-4C japanskog proizvodjača Kawada Industries, razvijenih u sklopu Human Robotics Project (HRP). HRP projekat je pokrenut od strane japanskog Ministarstva Ekonomije, Trgovine i Industrije i ostalih partnera u svrhu razvoja pouzdanih robota za upotrebu kao pomoć u domaćinstvu.

 Humanoidni robot HRP-2 prikazan na slici br.1, naslednik HRP-2P modela, jedan je od najprodavanijih i najpouzdanijih robota ovog tipa čija je proizvodnja započeta jos 2001. godine i još uvek su popularni među istraživačima. Iako lake konstrukcije, sa svojih 154 cm visine i 58 kg težine, HRP2 ima čak 30 stepeni slobode. Maksimalna brzina kretanja, hoda, je 2 km/h odnosno 0.556 m/s i dok se kreće ravnotežu održava tako što uvek ima blago povijena kolena. Poseduje specijalan “klackalica” kuk, koji mu omogućava kretanje u skučenom prostoru. Koristi CPU Pentium III na 1.26GHz i softver otvorene arhitekture koji omogućava korisnicima da razvijaju sopstvene aplikacije. Baterija koja ga napaja je Nikl Metil Hidrid (NiMH) napona 48V i kapaciteta od 14.8 Ah. Za spoljašnji dizajn i ime Promet-a, zadužen je bio Yuki Izubuchi, japanski mehanički dizajner, poznat po robotima u japanskim anime-ima, između ostalog i “Patlabor-a” na kome je zasnovan Promet. 

Slika br.1 Hamanoidni robot HRP-2 Promet

 

Slika br.2 Modifikovana šaka

 

 Dodatne modifikacije su izvedene na ovim modelima, da bi ih prilagodili određenim okruženjima i primenama. Neke od njih su modifikovana šaka, prikazana na slici br.2. Takođe je ubačena dodatna (moguće TOF (Time of Flight)) kamera (Slika br.3) kao dodatak na već postojeće 4 kamere, od kojih se 3 koriste za stereo viziju a jedna za SLAM (Simultaneous Localization and Mapping).

 

Slika br. 3 Pozicije dodatne kamera na glavi robota HRP-2

 

 Promet-om je moguće upravljati daljinski, ali je takođe sposoban da autonomno hoda, odabirajući adekvatne položaje stopala i tako manevrišući kroz komplikovane sredine. Neke od funkcionalnosti koje su mu obezbeđene su da hvata objekte koristeći sistem vizije, dok hoda ka tom objektu, da hoda po ravnoj liniji (noga, pred nogu), da puzi, da ustane iz ležećeg položaja i sl. Neke od mogućnosti Promet-a mogu se videti na video snimcima ispod:

• Prelazak preko prepreke – http://www.youtube.com/watch?v=RS_Ls1nNgtE
• Prelazak preko neravne površine – http://www.youtube.com/watch?v=Zz3xPRT3n2A
• Održavanje ravnoteže – http://www.youtube.com/watch?v=hLJo505ErHA

 Takođe u ovoj laboratoriji poseduju i par HRP-4C (Slika br.4), koji je ovde razvijen, a javnosti je predstavljen 2009. godine. Gde “4” označava broj modela, a “C” je od “Cybernetic Human”. Ovaj model, čiji je nadimak “Miim”, konstruisan je po dimenzijama prosečne Japanske žene, visok 158 cm i težak 43 kg. Poseduje 30 motora u telu i 8 motora posvećenih facijalnoj ekspresiji. Softver korišćen u ovom modelu je “Open Robotics Platform” razvijen takođe u AIST-u. Za njenu glasovnu bazu podataka, svoj glas joj je pozajmila poznata japanska glasovna glumica Eriko Nakamura. Pored pevanja ona može i da igra (Slika br.5) i da se koristi u zabavne svrhe. Jedna od zanimljivih napredaka kod HRP 4C je to što može da se okrene u mestu koristeći vrhove tabana.

 

Slika br.4 Humaonidni robot HRP-4C 

 

Slika br.5 HRP-4C izvodi zadatu koreografiju

 

 Pošto neke od modifikacija na ovim modelima nisu objavljene, nije dozvoljeno fotografisanje, tako da su ovi modeli skladišteni kao na slici br.6. 

 

Slika br.6 Sakriveni modeli u pozadini

 

 Slika br.7 Pregled verzija Human Robotics Project modela

 

 Iako je potrebno još vremena i poboljšanja da bi ovi roboti bili primenjivi u realnim situacijama, na nepoznatom i neravnom terenu, kao što je bila potreba posle Fukushima Daichi incidenta, oni predstavljaju važan početak i primer platforme koja vodi ka tom cilju. Ova činjenica i njihov spoljašnji izgled je ono što ih čini bitnim i ostavlja utisak robota-pomoćnika kao što se predstavlja u naučno-fantastičnoj literaturi.

---

{gallery}baza_znanja/aist_japan/galerija{/gallery}