Nếu chỉ nhìn vào hiệu quả kỹ thuật, dáng người là một lựa chọn kỳ lạ: hai chân khó giữ thăng bằng hơn bốn bánh, và bàn tay năm ngón phức tạp hơn một tay kẹp. Vậy vì sao rất nhiều nguồn lực đang đổ vào hình thể này?
Lập luận chính: thế giới đã được xây cho cơ thể người
Bậc cầu thang có chiều cao vừa bước chân người. Tay nắm cửa đặt ở tầm tay. Bàn ghế, công tắc, dụng cụ, xe cộ — tất cả đều được thiết kế quanh một hình thể cụ thể.
Một robot có hình thể đó dùng được toàn bộ hạ tầng sẵn có mà không cần cải tạo gì. Đây là lập luận mạnh nhất, và nó khác hẳn lập luận thẩm mỹ mà nhiều người nghĩ.
Hệ quả kinh tế: với môi trường không thể cải tạo — nhà ở, công trường, cơ sở cũ — robot dáng người có thể là phương án duy nhất không đòi thay đổi hạ tầng.
Nhưng lập luận này yếu đi rất nhanh ở những nơi có thể cải tạo. Trong một kho hàng mới xây, thiết kế lại lối đi cho robot bánh xe rẻ hơn nhiều so với chế tạo robot biết đi.
Ba lập luận ủng hộ khác
Một máy làm nhiều việc. Thay vì mỗi nhiệm vụ một thiết bị chuyên dụng, một robot đa năng chuyển đổi bằng phần mềm. Lập luận này chỉ đúng nếu robot thật sự làm được nhiều việc ở mức chấp nhận được — điều chưa xảy ra.
Dữ liệu từ con người. Có rất nhiều video về người làm việc. Robot cùng hình thể có thể học từ nguồn đó dễ hơn so với robot có cấu trúc khác.
Tương tác tự nhiên. Người hiểu ý định của một hình thể giống mình dễ hơn: hướng nhìn, hướng thân, tư thế tay đều là tín hiệu quen thuộc.
Lập luận thứ hai là lập luận kỹ thuật nghiêm túc nhất trong ba cái, vì nó liên quan trực tiếp tới nút thắt dữ liệu của lĩnh vực.
Bốn lập luận phản đối
Hai chân là cách di chuyển tốn kém. So với bánh xe trên mặt phẳng, đi bộ tiêu tốn nhiều năng lượng hơn hẳn và đòi điều khiển phức tạp hơn nhiều bậc.
Bất ổn định vốn có. Robot hai chân luôn ở trạng thái sắp ngã và phải liên tục điều chỉnh. Robot bánh xe đứng yên khi tắt điện; robot hai chân đổ.
Bàn tay người rất khó sao chép. Số bậc tự do lớn, da mềm, cảm nhận xúc giác tinh vi. Các bàn tay robot hiện nay còn cách xa, và chúng là bộ phận dễ hỏng nhất.
Chi phí và độ tin cậy. Nhiều khớp hơn nghĩa là nhiều điểm hỏng hơn, bảo trì phức tạp hơn, giá cao hơn.
Cộng lại, đây là lý do trong công nghiệp, các hình thể chuyên biệt vẫn thắng ở gần như mọi nhiệm vụ cụ thể.
Các hình thể trung gian
Cuộc tranh luận thường bị đóng khung thành hai lựa chọn, nhưng thực tế có cả một dải ở giữa.
- Thân người trên bệ bánh xe. Giữ được tầm với và hai tay, bỏ được bài toán thăng bằng động. Rất phổ biến trong triển khai thực tế.
- Thân người trên bệ có chân nhưng nhiều hơn hai. Ổn định hơn, vẫn vượt được địa hình.
- Hai chân nhưng tay đơn giản hoá, dùng tay kẹp thay vì bàn tay nhiều ngón.
Phương án đầu đáng chú ý nhất: nó giữ lại phần lợi ích lớn nhất của dáng người — hai tay ở tầm cao phù hợp với môi trường người — mà bỏ đi phần tốn kém nhất.
Nhiều ứng dụng được cho là cần robot hình người thật ra chỉ cần phương án này.
Cách nhìn cân bằng
Ba câu hỏi giúp đánh giá một dự án robot hình người cụ thể.
Môi trường có cải tạo được không? Nếu có, gần như luôn có hình thể khác hiệu quả hơn.
Có cần đi qua bậc thang hay địa hình không phẳng không? Nếu không, chân là chi phí không mang lại lợi ích.
Nhiệm vụ có thật sự đa dạng không? Nếu chỉ làm một việc lặp lại, thiết bị chuyên dụng thắng về mọi mặt.
Trả lời không cho cả ba thì dáng người khó biện minh về mặt kỹ thuật. Trả lời có cho ít nhất hai thì nó bắt đầu hợp lý.
Với nghiên cứu thì khác: dáng người là bài toán khó, và giải bài toán khó thường sinh ra kỹ thuật dùng được ở nơi khác. Đó là một lý do chính đáng, chỉ khác với lý do ứng dụng.
Câu hỏi thường gặp
Robot hình người có thay thế được robot công nghiệp không?
Trong các nhiệm vụ lặp lại tại một vị trí cố định thì không, vì robot công nghiệp nhanh hơn, chính xác hơn, rẻ hơn và bền hơn. Robot hình người hướng tới các nhiệm vụ mà robot cố định không làm được, chủ yếu là những việc cần di chuyển giữa nhiều nơi trong môi trường của con người.
Vì sao không dùng thân người trên bánh xe cho tất cả?
Nhiều triển khai thực tế làm đúng như vậy, và đó thường là lựa chọn hợp lý. Chân chỉ cần thiết khi môi trường có bậc thang, địa hình không phẳng hoặc chướng ngại mà bánh xe không vượt được.
Bàn tay năm ngón có bắt buộc không?
Không, và nhiều robot dáng người dùng tay kẹp đơn giản hơn. Bàn tay nhiều ngón mở ra các thao tác khéo léo nhưng kéo theo độ phức tạp, chi phí và tỉ lệ hỏng cao hơn nhiều, nên chỉ hợp lý khi nhiệm vụ thật sự đòi hỏi.
Học từ video người có thật sự dễ hơn với robot dáng người không?
Về nguyên tắc thì dễ hơn vì cấu trúc tương ứng, nhưng khoảng cách vẫn lớn: tỉ lệ các đoạn cơ thể khác nhau, số bậc tự do khác nhau và bàn tay khác hẳn. Lợi thế là có thật nhưng nhỏ hơn nhiều so với cách nó thường được trình bày.
Đọc thêm trong Các mẫu robot hình người và Nguồn điện & toả nhiệt.
