Концепция
Взаимодействие со средой. Для чего нужна голова?
Давайте поймем, зачем вообще нужно создавать антропоморфного робота?
Антропоморфность функционально нужна, чтобы робот мог исполнять задачи, выполняемые человеком, без необходимости доработки окружающей среды под робота.
Это позволяет достичь универсальности и гибкости в возможных задачах: ноги позволят передвигаться по разным поверхностям, включая ступеньки, руки с пальцами нажать на кнопки, что-то донести или взять.
Для чего же нужна голова?
В плане взаимодействия с окружающим миром при решении рабочих задач для человека голова — это набор «датчиков» и обработка данных с них + «зарядка» + «динамик». Физически голова почти не взаимодействует с миром, если исключить футболистов и разные народы, которые переносят предметы на голове.
Ограничения и требования
Какой должна быть голова робота, работающего среди людей?
Обязательно на голове надо разместить аналоги функций зрения (камеры, лидары), микрофоны (люди будут говорить в направлении головы) и динамики (ответа они тоже будут ожидать от головы).
При этом вычислительную часть (аналог мозга), можно перенести в тело для снижения центра масс и повышения устойчивости. Зарядка тоже может быть реализована через тело.
Но если у человека всего два глаза и окружающим понятно, куда он смотрит и видит ли вас, то робот, безопасно взаимодействующий с миром, должен видеть сразу все на 360 градусов! А человек должен это понимать!
Иначе говоря, у головы робота не может быть отдельно лица и затылка! Стоящий «спиной» робот будет тебя видеть и это будет либо непонятно для человека (риски для безопасности), либо неприятно ему (робот, который к нему повернут затылком все равно за ним «подглядывает»). Для человека лицо — где глаза — поэтому голова должна быть симметрична по своей оси! Любая сторона — лицо, так как робот на тебя смотрит и видит.
Робот без затылка
Симметричный по своей оси
Симметричный форм-фактор сильно упрощает конструкцию, делает ее более дешевой и надежной. В частности, нет необходимости иметь сложный механизм поворотной шеи (зачем поворачивать голову, если лицо со всех сторон?). Вся информация вокруг собирается датчиками по всему периметру, а динамики установленные по кругу позволяют «говорить» только в нужном направлении.
Форма также накладывает ограничения на дизайн. Если везде лицо, то не может быть несимметричных элементов — человек должен понимать куда смотреть. Нет смысла подчеркивать «нос» и «уши», это будет только отталкивать.
Безопасность
Робот среди людей
Человеку, который находится рядом с роботом, важно понимать, что робот его видит и слышит. Даже когда человек с ним не общается. В отличие от человека, робот не сможет «отвести глаз» или «заткнуть уши». Придется смирится, что рядом с тобой машина, которая все видит и слышит, а также все помнит.
В быту есть привычная идентификация: если включена камера — то обязательно должна светиться лампочка, предлагается это также решить и у робота. На месте привычных глаз у робота должна идти индикаторная полоса, постоянно светящаяся мягким голубым светом. Если есть свечение, то робот включен и камеры работают. Это должно соблюдаться и позиционироваться как важная функция.
При этом не хватает аналога направленного взора. Если камеры работают и робот смотрит вокруг, видит ли он конкретно меня? Безопасно ли к нему подходить (особенно в случае выполнения роботом опасных работ)? Предлагается, что в данной полосе напротив распознанного человека появляется небольшая зеленая секция (пропорциональная доле обзора, занимаемого человеком в поле зрения робота). Если человек, посмотрев на робота увидит зеленую полоску прямо напротив себя, он поймет, что робот его видит и нахождение рядом и взаимодействие безопасно.
При этом, в определенных ситуациях, полоска может стать желтой или красной. Значения всех цветов понятны человеку. Примером ситуаций могут служить выполняемые роботом опасные работы, при которых по правилам техники безопасности нельзя человеку находиться рядом. Например, стрижка кустов или газонов, работа с опасным инструментом, и т. д. Красный свет может быть дополнен звуковыми и мигающими эффектами для людей с проблемами в распознавании цветов.
Итоговый вид
Какой должна быть голова робота?
Главной темой моего дизайна является безопасность. На мой взгляд, многие работы в будущем будут проводиться роботами в ночное время: уборка города, благоустройство, нешумные ремонтные работы и доставки.
Жители засыпают, просыпаются роботы.
Для безопасности в ночное время на самом верху головы предлагается разместить оранжевый габаритный огонь. Который бы мигал в темное время суток. Вместе с синим свечением по центру данная комбинация стала бы узнаваемым символом робота с большого расстояния даже в темноте.
При этом для большинства задач обычная подсветка не будет требоваться — роботы могут смотреть в других диапазонах в темноте. И простой свет в темноте опасен для человека — он его ослепляет.
Блок камер, датчиков и индикаторную ленту предлагается убрать в центральный стеклянный модуль.
По верхнему краю модуля идут камеры, мониторящие окружение и лидары. По нижнему краю — группа камер, направленная на ближайшее окружение и отслеживающее положение конечностей. Для более удобной работы этих камер, под модулем идет сужение радиуса в 1 см.
Микрофоны расположены по кругу снизу центрального модуля, а также сверху у габаритного огня.
Динамики также расположены по кругу и спрятаны в щель между шеей и корпусом. Причем они настроены так, что акустически робот может направить звук именно в нужном направлении. В данное пространство можно также встроить датчики газоанализаторы, для работы в опасных местах и предупреждении человека о загрязненности.
Общий корпус должен быть сконструирован по стандартам высокой пыле и влагозащиты.
Защитные блоки выше и ниже центрального модуля по умолчанию предполагаются нейтрального цвета, однако могут быть индивидуализированы определенным цветом или паттерном, при этом с сохранением принципов симметричности и «отсутствия затылка». Человек должен видеть лицо, как бы он ни посмотрел на робота.
Дизайн, уместный в любой ситуации
