Peneliti Membuat Robot Otonom yang Meniru Ekspresi Manusia

Peneliti di Creative Machines Lab di Columbia Engineering telah mengembangkan robot otonom baru yang disebut EVA, yang memiliki wajah yang lembut dan ekspresif yang sesuai dengan ekspresi manusia di sekitarnya.

Penelitian baru ini akan dipresentasikan pada 30 Mei di konferensi ICRA. Desain robot ini dapat diakses secara terbuka di Hardware-X.

Hod Lipson adalah Profesor Inovasi James dan Sally Scapa (Teknik Mesin) dan direktur Creative Machines Lab.

“Ide untuk EVA muncul beberapa tahun yang lalu, ketika saya dan mahasiswa saya mulai memperhatikan bahwa robot di laboratorium kami menatap kami dengan mata plastik yang besar,” kata Lipson.

Menghumanisasi Robot

Menurut Lipson, ia memperhatikan tren serupa di toko-toko, di mana ia melihat robot yang digunakan untuk restocking yang diberi nama dan identitas.

“Orang-orang tampaknya menghumanisasi rekan robot mereka dengan memberikan mata, identitas, atau nama,” katanya. “Ini membuat kami bertanya-tanya, jika mata dan pakaian berhasil, mengapa tidak membuat robot yang memiliki wajah yang sangat ekspresif dan responsif?”

Robotis telah bekerja untuk menciptakan wajah robot yang meyakinkan selama beberapa waktu, tetapi tugas ini tidak mudah. Bagian tubuh robot tradisional terdiri dari logam atau plastik keras, yang terlalu kaku untuk bergerak seperti jaringan manusia. Perangkat keras robot juga sering sulit digunakan karena banyaknya sirkuit, sensor, dan motor yang berat dan memerlukan banyak daya.

https://www.youtube.com/watch?v=STx2HMHJFY8&t=3s

Membangun EVA

Proyek ini dimulai beberapa tahun yang lalu di laboratorium Lipson ketika mahasiswa sarjana Zanwar Faraj memimpin tim mahasiswa untuk membangun “mesin” fisik robot. EVA awalnya dibangun sebagai patung tanpa tubuh, dan sekarang robot dapat mengekspresikan enam emosi dasar: marah, jijik, takut, gembira, sedih, dan terkejut. EVA juga dapat mengekspresikan emosi yang lebih halus dengan mengandalkan “otot” buatan, yang berupa kabel dan motor. Otot-otot buatan ini menarik pada titik-titik tertentu di wajah EVA, yang memungkinkan robot untuk meniru gerakan lebih dari 42 otot kecil yang melekat pada kulit dan tulang wajah manusia.

“Tantangan terbesar dalam menciptakan EVA adalah merancang sistem yang cukup kompak untuk masuk ke dalam batas-batas tengkorak manusia sambil tetap fungsional enough untuk menghasilkan berbagai ekspresi wajah,” kata Faraj.

Untuk mengatasi ini, peneliti menggunakan pencetakan 3D untuk membuat bagian-bagian dengan bentuk yang kompleks, dan bagian-bagian ini dapat diintegrasikan dengan tengkorak EVA.

“Saya sedang melakukan kegiatan saya sendiri suatu hari ketika EVA tiba-tiba memberi saya senyum besar dan ramah,” kata Lipson. “Saya tahu itu murni mekanis, tetapi saya menemukan diri saya tersenyum kembali secara refleks.”

Memprogram AI

Tim kemudian melanjutkan untuk memprogram AI yang memungkinkan gerakan wajah EVA. Robot ini mengandalkan AI pembelajaran dalam untuk “membaca” dan meniru ekspresi wajah manusia di sekitarnya, dan EVA belajar dengan mencoba dan kesalahan ketika menonton video dirinya sendiri.

Menurut Boyuan Chen, mahasiswa PhD Lipson yang memimpin fase perangkat lunak, gerakan wajah EVA terlalu kompleks untuk diatur oleh aturan yang telah ditentukan sebelumnya, sehingga beberapa jaringan neural pembelajaran dalam digunakan untuk menciptakan “otak” EVA.

Otak robot ini perlu pertama-tama belajar menggunakan sistem otot mekanis yang kompleks untuk menghasilkan ekspresi wajah, dan kemudian belajar bagaimana “membaca” wajah manusia untuk meniru.

Tim merekam EVA membuat wajah acak selama beberapa jam, dan kemudian jaringan neural internal EVA belajar untuk menghubungkan gerakan otot dengan footage video, yang berarti memiliki pemahaman tentang bagaimana wajahnya sendiri beroperasi. Jaringan kedua kemudian digunakan untuk mencocokkan citra diri dengan citra wajah manusia, dan setelah beberapa penyesuaian, EVA dapat membaca gerakan wajah manusia dari kamera dan menanggapi dengan meniru ekspresi wajah yang sama.

Robot seperti ini dapat digunakan di tempat-tempat seperti rumah sakit, sekolah, dan rumah.

“Terdapat batasan seberapa banyak kita manusia dapat terlibat secara emosional dengan chatbot berbasis awan atau pembicara pintar yang tidak memiliki tubuh,” kata Lipson. “Otak kita tampaknya merespons dengan baik pada robot yang memiliki kehadiran fisik yang dapat dikenali.”

“Robot semakin terintegrasi dalam kehidupan kita dalam berbagai cara, sehingga membangun kepercayaan antara manusia dan mesin menjadi semakin penting,” tambah Chen.