(Di Digital/Silicon Valley) Dörren in till Stanford Robotics Lab är öppen. I rummet står en besöksgrupp från Kina och tittar intresserat på det som utvecklas här. Det är en liten lokal i förhållande till de stora visionerna som Stanfordforskarna har.
”Här bygger vi robotar som inte är farliga för människor. Vi simulerar, utvecklar och planerar. För att kunna avbilda mänsklig strategi i en robot måste du titta på människan och förstå hur hon gör saker”, säger Oussama Khatib.
Han har precis sagt hej då till kineserna och är trött efter en lång dag med möten och besök. Tjänsten som chef för Stanford Robotics Lab och lärare på institutionen för datavetenskap har han haft länge. Han kom hit på 1980-talet, efter att ha disputerat från Supaero – det framstående rymduniversitetet i Toulouse, i Frankrike.
Stanford Robotics Lab är en del av universitetets labb för artificiell intelligens, där det forskas om allt från bioinformation, genetik, autonom körning, maskininlärning, datorsyn och datorlingvistik. I robotlabbet huserar en forskningsgrupp med ingenjörsstudenter och forskarstudenter som jobbar med humanoider, alltså robotar som påminner om människor.
”Robotar är inte bara bra på att vara robotar. De är också bra för att kunna skapa modeller av mänskliga rörelser och förmågor. Alla de fantastiska saker som kopplar ihop robotar med människor. Det är vårt fokus – människocentrerade robotar”, säger Oussama Khatib.
Oussama Khatib demonstrerar hur ett haptiskt feedbacksystem fungerar. Han flyttar blocken som syns på skärmen och känner var de är genom instrumentet han håller i. Foto: Christina Samuelson
För att vi ska förstå mer om vad som pågår i labbet sätter han oss framför ett instrument som låter oss känna på olika material i en virtuell miljö som vi ser på en skärm framför oss. Bland annat får vi borra oss ned i en geléklump och dra instrumentet över en räfflad yta. Det är en så kallad haptisk lösning som kan integreras i robotar för att vi människor ska kunna känna vad de känner i omgivningen. Lite som en avatar av en själv.
Fakta om haptik
Haptik är läran om beröring. Haptisk teknik innebär enkelt förklarat att man tillämpar vibrationer eller rörelser för att kunna känna olika material och miljöer virtuellt. Tekniken finns till exempel i spelkontroller för att förstärka upplevelsen i ett spel, och Stanford Robotics Lab använder den i robotar.
Trots att det är sen eftermiddag och Oussama Khatib är trött lyser hans ögon upp när han berättar om sin älskling Ocean One. Det är en humanoidrobot som drivs av artificiell intelligens och har ett haptiskt feedbacksystem.
Idén till Ocean One föddes ur behovet av att undersöka korallrev i Röda havet på djup dit människan inte kan ta sig. Och ingen ubåt kan utföra det en människa skulle kunna göra där.
75 procent av jorden är täckt med vatten och det behövs robotar som kan hantera det.
Oussama Khatib visar oss en film från Frankrike där en dykare stängs in en oformlig dykardräkt och tar sig ned till skeppsvraket La Lune, Månen på svenska, som ligger på Medelhavets botten.
Det var den franske kungen Ludvig den XIV:s, även kallad Solkungen, skepp från 1664 som upptäcktes 1993. Dräkten kan ta dykaren långt under ytan – La Lune ligger på 91 meters djup – men även om han är säker från tryck och vatten är det svårt att manövrera inifrån dräkten.
”Det finns så många skatter därnere i havet som du inte kan få tag på utan att förstöra något. Men det här handlar inte bara om arkeologi, utan till exempel också om att kunna placera sensorer på korallrev som behöver undersökas för miljöns skull, eller om undervattensarbete för offshore-plattformar”, säger Oussama Khatib.
”75 procent av jorden är täckt med vatten och det behövs robotar som kan hantera det”, säger han.
Det är här Ocean One kommer in. Det är en en och halv meter lång koloss som väger 180 kilo på land, men som är tyngdlös och flyter i vattnet. Robotens armar och händer styrs delvis manuellt och den låter oss se vad som finns därnere i djupet.
Ocean One väger 180 kilo och är en och halv meter lång, men under ytan är den tyngdlös. Foto: Teddy Seguin ©Osada/Seguin/DRASSM
”Det är en utmanande miljö och nyckeln till att utforska den är kontakten mellan roboten, miljön och människan som sitter i en båt och är kopplad till roboten via det haptiska systemet”, säger Oussama Khatib.
Projektet med Ocean One påbörjades för fyra år sedan och roboten gjorde sin jungfruresa till La Lune i april i år. Den är byggd i samarbete med Meka Robotics, ett bolag som startades på MIT 2006 och köptes av Google i slutet av 2013, samt havsbiologicentret på Kaust, King Abdullah university of science and technology i Saudiarabien.
Det var Oussama Khatib tillsammans med några av kollegerna i teamet som styrde Ocean Ones händer och armar när roboten simmade ned i djupet utanför Frankrikes sydkust den där dagen i april. Målet var att hämta en katalansk vas och lägga den i en korg som sedan skulle skickas upp till ytan. Expeditionen lyckades och vasen står numera på ett franskt museum. Men det var nervöst.
I februari i år testade Oussama Khatibs team Ocean One i en pool på Stanford för första gången. Då bara en meter under vattnet. Nästa steg var i Medelhavet i april, då roboten gick ned till först 15 meter, sedan 50 och till slut de 91 meterna till skeppet La Lune.
”Vi höll andan efter varje meter och tänkte ’puh, den överlevde’. På grund av trycket skulle den kunna implodera”, säger Oussama Khatib.
Ingenjörstudenten Brian Soe och Oussama Khatib styr Ocean One från båten. Foto: Teddy Seguin ©Osada/Seguin/DRASSM
Vi får se ett videoklipp när Ocean One når skeppet och dess kanoner syns i bild. Roboten tar tag i vasen med sin robothand och lägger den i korgen. Bortklippt från videon är att Ocean One fastnade i skeppsvraket när den var därnere på botten. Vid midnatt var teamet på väg att ge upp, men Oussama Khatib ville inte lämna sin robot, och till slut fick han den att häva sig upp och komma loss.
”Det här är bara ett exempel på vad en robot kan göra. Utmaningen ligger i att skapa ett fysiskt substitut till en människas närvaro med en robot, men att fortfarande kunna åstadkomma det människor kan”, säger Oussama Khatib.
Han pekar på fler områden där det kan vara till nytta, som på höga höjder eller nere i gruvor. Platser som kan vara farliga för människan. Ocean One är en förberedelse för att ta fram liknande robotar som till exempel kan lägga rör i havet eller utföra byggarbeten i farliga miljöer.
”För att kunna göra det vi behöver i sådana miljöer måste vi sikta bortom rörlighet och tillåta roboten att interagera och ha fysisk kontakt med miljön. Det är svårt att föreställa sig att en robot kan ersätta en människa. Men om vi kan ha robotar som kontrolleras av människor, till exempel av geologer som vill undersöka olika saker, och är placerade på en höghöjdsstation, så kan vi ha haptisk kontakt med dem”, säger Oussama Khatib.
Miljöerna han beskriver kräver att roboten kan interagera med omgivningen, vilket kan styras genom det haptiska feedbacksystemet. Det var också så Ocean One lyckades komma loss från vrakdelarna.
”När roboten rör något kan du känna det i din hand. Det är fantastiskt och innebär att du kan vara där fast du inte är på plats fysiskt”, säger Oussama Khatib.
Ocean One på 91 meters djup bland vrakdelarna från La Lune. Foto: Teddy Seguin ©Osada/Seguin/DRASSM
Målet är att integrera alla tekniker i ett system och bygga en robot med mänskliga färdigheter, men som människan till hög grad styr. Han beskriver det som en mänsklig hjärna med robotmuskler.
”För att göra det behöver du en robot som inte rör sig enligt hur den har programmerats, utan med information från sensorer”, säger han.
Exempelvis har teamet på Stanford lärt en robot att klättra i berg. Den styrs av en algoritm som anpassar planen för klättringen successivt, för att dynamiskt justera robotens armar och ben och undvika kollisioner.
”Allt det här är bara början. Vi lyckades ta vår robot ut i fält och det är ett genombrott inom forskningen för delvis manuell manipulering – hur man koordinerar kroppen med armarna, hanterar begränsningar och styr roboten i en ostrukturerad miljö”, säger Oussama Khatib.
Det kräver en robotkropp som i sig är autonom och har det han kallar ”hel kroppskontroll”. Det innebär att den snabbt kan känna, uppfatta och röra sig på samma gång – egenskaper som roboten har fått genom maskininlärning. När en människa sedan styr den till att göra något, som att ta tag i en vas, så vet roboten hur den ska röra sig för att göra det.
”Det gör att människan kan ingripa på alla nivåer och är nyckeln till att kunna ersätta en person i en miljö där det krävs kapacitet för kognitiva resonemang som kan lösa svåra problem”, säger han.
Fakta: Stanford Robotics Lab
- Robotlabbet på Stanford finansieras bland annat av Nasa och National Science Foundation samt av olika robotbolag.
- Här jobbar ett tjugotal ingenjörs- och forskarstudenter med robotutveckling runt humanoider, alltså robotar som liknar människor.
- Labbet tar emot studenter från hela världen och samarbetar med många universitet, däribland KTH i Stockholm.
För att snabba på utvecklingen har Oussama Khatib tagit initiativet till Stanford Robotic Center som snart ska dras i gång. Där vill han föra samman robotföretag, tillverkare och representanter för universitetsvärlden för att skapa, som han uttrycker det, coola saker inom området.
”Det krävs ingenjörer som bygger utrustning och hårdvara för att göra det", säger han.
Med centrumet på plats kan forskarna fokusera mer på att utveckla intelligensen i robotarna och ingenjörerna kan hantera hårdvaran.
”Vi har väldigt roligt här. Det är lite som att bygga väldigt dyra leksaker och leka med dem”, säger Oussama Khatib.
Oussama Khatib, chef för Stanford Robotics Lab, står framför en av labbets skapelser från i mitten av 1990-talet – robotarmen Juliet som kan utföra olika uppgifter. Foto: Christina Samuelson
