Disney coloca muita emoção em um pequeno robô
(spectrum.ieee.org)- A Disney Research apresentou na IROS 2023 um novo personagem robótico do tamanho de uma criança, mostrando que pequenos robôs bípedes também podem transmitir emoções e personalidade pelo próprio modo de andar
- O ponto central é conectar a intenção dos animadores às restrições do hardware robótico por meio de um pipeline baseado em aprendizado por reforço, permitindo que movimentos expressivos sejam executados de forma estável no mundo real
- O robô foi construído em sua maior parte com hardware modular impresso em 3D, tem uma cabeça com 4 graus de liberdade e pernas com 5 graus de liberdade, e levou menos de um ano para sair do conceito até uma forma demonstrável
- A simulação treina variando fatores como desempenho dos motores, distribuição de massa e atrito com o solo, para que o robô mantenha a expressão do personagem mesmo durante movimentos de recuperação
- A Disney vê essa abordagem mais como um processo independente de hardware do que como algo ligado a um robô específico, e pretende expandi-la para mais personagens robóticos físicos e movimentos mais rápidos e dinâmicos
Novo personagem robótico apresentado na IROS 2023
- A equipe da Disney Research apresentou um novo personagem robótico na keynote noturna da 2023 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, realizada em Detroit
- É um robô com corpo do tamanho de uma criança, cabeça expressiva, duas antenas oscilantes e pernas curtas
- A diferença em relação a outros pequenos robôs bípedes não está na simples capacidade de andar, mas no fato de que seu modo de andar carrega emoção, fazendo-o parecer um personagem vivo
- A Disney tem experiência em implementar movimentos emocionais em robôs desde os animatrônicos do Hall of Presidents do Disney World, em 1971
- Quanto maior a mobilidade do robô, maior também a dificuldade de projetar comportamentos emocionais dentro das restrições do hardware real
Pipeline que conecta a intenção da animação às restrições físicas
- Ao longo do último ano, a Disney Research desenvolveu um sistema que usa aprendizado por reforço para transformar a visão dos animadores em movimentos reais de robôs
- O objetivo é criar movimentos expressivos que funcionem de forma robusta em ambientes variados, como palcos, parques temáticos da Disney e florestas na Suíça
- Ferramentas comuns de animação não têm física embutida, o que dificulta para artistas projetar animações que possam funcionar no mundo real
- O novo pipeline usa simulação para combinar e equilibrar a intenção dos animadores com movimentos estáveis do robô
- Os animadores podem deixar a implementação das restrições do mundo físico para o sistema e se concentrar em movimentos tão expressivos quanto possível
Hardware do robô e forma de desenvolvimento
- O robô foi desenvolvido por uma equipe liderada por Moritz Bächer, da Disney Research in Zurich
- O hardware foi feito em sua maior parte por impressão 3D, e a estrutura modular e os atuadores permitiram avançar rapidamente no projeto e nas iterações de melhoria
- O tempo entre o conceito e a forma vista no vídeo foi de menos de um ano
- A cabeça tem uma estrutura com 4 graus de liberdade, permitindo olhar para cima e para baixo, olhar ao redor e inclinar-se
- As pernas têm uma estrutura com 5 graus de liberdade, incluindo a articulação do quadril, permitindo caminhar mantendo o equilíbrio dinamicamente
Mais importante que andar: ‘como’ andar
- O objetivo da Disney não termina em fazer um robô bípede andar de forma estável
- Para transmitir emoções, o robô pode precisar executar diversos estilos de caminhada, como andar se exibindo, saltitar, andar furtivamente, andar rápido ou caminhar de modo relaxado
- Animadores que transmitem emoções de personagens por meio do movimento e roboticistas que constroem sistemas mecânicos participam juntos do processo
- Como é preciso manter a intenção artística sem deixar o robô cair, a colaboração entre as duas áreas exige muitas tentativas e erros
- No sistema de aprendizado por reforço, não apenas o ato de andar, mas como se anda entra como um dado importante
Robustez oferecida pelo aprendizado por reforço
- O pipeline da Disney consegue treinar novos comportamentos em um único PC, executando em poucas horas o equivalente a anos de aprendizado
- Segundo Moritz Bächer, essa abordagem reduz o tempo de desenvolvimento de novos personagens robóticos da Disney de anos para meses
- Uma grande vantagem do aprendizado por reforço é que os movimentos resultantes podem ser extremamente robustos
- O sistema aprende movimentos repetidamente, alterando aos poucos os seguintes elementos
- Desempenho dos motores
- Distribuição de massa
- Atrito entre o robô e o solo
- O robô precisa responder a situações encontradas no mundo real sem deixar de expressar emoção, o que é importante para manter seu caráter de personagem
- Em técnicas existentes, os pontos de transição precisam ser programados manualmente, mas, ao perturbar movimentos e animações juntos dentro da simulação, o robô consegue encontrar esses pontos por conta própria
- Com esse método, surgem estratégias de recuperação que a equipe dificilmente saberia como programar diretamente
Robôs que transmitem emoções e intenções perto de humanos
- Robôs sociais existem há décadas, e robôs com probabilidade de passar tempo perto de pessoas geralmente têm alguma funcionalidade de interação humano-robô
- Em robôs projetados com foco funcional, a interação humano-robô tende a se tornar um elemento adicionado depois
- O robô da Disney mostra que é possível transmitir muitas informações por meio do personagem sem sacrificar a funcionalidade
- Em situações em que humanos e robôs estão próximos, transmitir emoções e intenções pode se tornar uma função importante
- Essa abordagem também pode ter valor em outras aplicações nas quais pessoas trabalham ao lado de robôs
Processo independente de hardware é mais importante que um robô específico
- O foco deste trabalho está no processo, mais do que no robô específico em si
- Segundo Bächer, esta plataforma é independente de hardware
- A mesma abordagem pode ser aplicada para adicionar mais pernas, acoplar braços ou criar personagens com formas completamente diferentes
- Atuadores prontos, peças impressas em 3D e uma estrutura adaptativa de aprendizado por reforço podem ser aplicados a robôs com aparências e movimentos muito diferentes
- O próximo passo da Disney é desenvolver mais personagens robóticos físicos com essa tecnologia e ampliar os limites de movimentos mais rápidos e dinâmicos
- O robô ainda não tem um nome oficial, e a Disney ainda não está pronta para revelar onde ele poderá ser visto
1 comentários
Opiniões no Hacker News
Trabalhei na Disney Research, e este é um bom exemplo do tipo de problema tratado lá
As restrições são completamente diferentes das da engenharia voltada ao consumidor comum. Isso porque a premissa criativa é, ao mesmo tempo, o desafio e a brecha de escape
As partes que parecem impossíveis podem ser resolvidas com ilusões visuais ou truques artísticos, enquanto a tecnologia permite explorar problemas específicos de aplicação muito interessantes. A parte muito mais difícil é tornar essa pesquisa robusta e atraente o bastante para ser exibida em um parque temático real
Além disso, Disney Research não é o mesmo que Imagineering. A Research lida com todo tipo de problema, não apenas problemas de parques temáticos
Fiquei quase 10 anos na Disney, e acho que não haveria lugar melhor para aprender como a engenharia deve servir à experiência do usuário. A Disney faz isso muito bem. Talvez a Apple chegue perto, mas não sei
https://la.disneyresearch.com/publication/autoconnect/
Claro, o jeito mais fácil era colocar adesivos de olhinhos móveis. Minha filha também desenhou um pequeno coração nele e deu um nome, sem nenhum motivo especial, só por diversão
A Disney apresentou na Feira Mundial de 1964 o Lincoln animatrônico, que impressionou todo mundo
https://en.wikipedia.org/wiki/Great_Moments_with_Mr._Lincoln
Curiosamente, We Can Build You, de Philip K. Dick, que traz um humanoide imitando Lincoln, foi escrito em 1962, alguns anos antes do Lincoln da Disney
O impacto emocional daquele Lincoln foi sustentado pelo dublador Royal Dano, que trabalhou sob a direção da Disney
https://en.wikipedia.org/wiki/Royal_Dano
Esse tipo de sistema é um bom exemplo de como o conjunto pode funcionar quando algumas coisas ficam realmente bem acertadas e o restante é enganado de forma suficientemente convincente
Com o recente aumento do interesse por grandes modelos de linguagem, pensei em ideias como robôs de estimação
Grandes modelos de linguagem parecem capazes de compreender linguagem humana e imagens no nível de que um animal de estimação precisaria. Algo como um cachorro robô que não apenas expressa emoções, mas também entende o que as pessoas dizem, poderia fazer bastante sucesso se fosse bem feito
Nem precisa entender perfeitamente. O nível de compreensão visual e linguística do GPT-4 seria suficiente. Não precisa manter longas conversas; basta conseguir reagir com alegria ou tristeza quando for o caso
Tecnologias mainstream, como o mapeamento por LiDAR do iPhone ou o escaneamento de ambientes internos do Meta Quest, também estão chegando perto, mas ainda há muitos pontos a conectar para robôs que são inerentemente muito mais instáveis que um Roomba
Acho que, no começo, veremos esses pequenos robôs interagindo com visitantes em áreas cercadas dentro dos parques da Disney ou em pequenos palcos mantidos muito limpos pelos funcionários. Seria uma forma que ainda não precisa lidar com toda a complexidade do mundo real
Eles conhecem todos os nossos hábitos e percebem nossas emoções antes mesmo de nós percebermos
Qual seria o tamanho total do mercado para droides de estimação eletrônicos da marca Disney/Star Wars? Ao ver crianças levando robôs com tanta “personalidade” na coleira, pareceu um caso de uso óbvio
Desde que seja mais barato do que comprar e cuidar de um cachorro, nem precisa ser extremamente barato. Mas precisa ser tão adorável quanto este robô
Acho que o mercado-alvo nunca será o mesmo dos animais de estimação reais. Talvez dê para vender essa diferença como uma vantagem
Se a Disney colocar hardware suficiente dentro desses robôs para rodar um modelo de linguagem, pode capturar um mercado de trilhões
Acho que daria para treinar um modelo com menos de 1 bilhão de parâmetros que fosse fofo e interativo
Se a largura de banda sem fio for grande o suficiente, não há motivo para o cérebro precisar estar dentro do corpo
A Disney de antigamente teria feito quatro desses robôs e simplesmente os deixado circulando pelo Future World do EPCOT para criar atmosfera. A Disney de hoje provavelmente os usaria em uma experiência de Star Wars. Ainda assim, seria bonito de ver
O calcanhar de Aquiles dos robôs móveis autônomos é a densidade de armazenamento de energia
Tenho dúvidas se o mercado de brinquedos é realmente de trilhões
A Disney Imagineering — não sei se ainda chamam assim — sempre me pareceu fascinante como parte de uma empresa como a Disney
Pensando a fundo, parece até não fazer sentido existir dentro da Disney, mas ao mesmo tempo é essencial para fazer a Disney ser Disney
Sempre é interessante quando divulgam vídeos de pesquisa. Também me lembro do vídeo sobre a simulação de neve de Frozen
Vendo de fora, parece um lugar realmente interessante para trabalhar, com prioridades bem peculiares. Porque não se trata de lançar produtos de consumo ou novos projetos corporativos, mas de sustentar outro propósito narrativo
No meio do vídeo, achei que isso obviamente fosse CGI, talvez porque ainda não estejamos acostumados a ver robôs assim no dia a dia
Além disso, esse robô é muito fofo e eu queria ter um
No ano fiscal de 2022, o lucro operacional da Disney foi de US$ 12,7 bilhões, dos quais US$ 7,9 bilhões vieram dos parques temáticos. São 65%
Todo o resto da Disney — filmes da Pixar, filmes da Disney, filmes de Star Wars, TV, streaming, musicais em turnê, produtos, parcerias e licenciamento de propriedade intelectual — responde pelos 45% restantes
Robótica é essencial para os parques temáticos
A “magia”, no sentido literal, em grande parte é “ser capaz de fazer coisas que outras pessoas não sabem como fazer”. Por isso eles mantêm esse tipo de pesquisa internamente, buscando uma vantagem inicial em ilusões, efeitos e experiências que ninguém mais consegue oferecer
A melhor maneira de entender a Imagineering é vê-la como uma fábrica de magia. Nesse sentido, para a divisão de parques temáticos e entretenimento de shows da empresa, ela faz parte absolutamente central do modelo de negócios
Alguns CEOs recentes não entenderam bem esse aspecto e, nos últimos cinco anos mais ou menos, chegaram de fato a terceirizar parte do trabalho que antes era feito internamente. Se tecnologias desenvolvidas por empresas terceiras para a Disney se espalharem diretamente para concorrentes da Disney, fico muito curioso para ver como ficará o cenário dos parques temáticos na região de Orlando na próxima década
É realmente adorável
Fez o primeiro longa-metragem de animação, criou a câmera multiplano para representar profundidade e colaborou com a Pixar, que foi pioneira em animação por computador, antes de adquiri-la posteriormente
Se você ignorar a cabeça, esse robô se parece muito com isto aqui: https://en.wikipedia.org/wiki/Walker_(Star_Wars)#All_Terrain...
Podem anotar o que estou dizendo. Autoria de comportamento será a engenharia de prompt do futuro, e não haverá volta
As plataformas robóticas estão a, no máximo, algumas iterações disso
Fico me perguntando se alguém se lembra dos pequenos robôs de trabalho do filme Silent Running, de 1972
https://www.imdb.com/title/tt0067756/?ref_=fn_al_tt_1
Não sei por que eu sentia apego emocional por eles. Eles nem tinham um meio visível de expressar emoções. Só faziam seu trabalho, quietos e diligentes
Mesmo assim, de algum modo tocavam a gente, e a cena em que são destruídos mais para o fim do filme foi bem dolorosa
O filme foi feito por Douglas Trumbull, também famoso por suas contribuições aos efeitos especiais
https://en.wikipedia.org/wiki/Douglas_Trumbull
Não sei por quê, mas me incomoda o fato de esse robô não ter nome, ou de o artigo não mencionar um nome