Esteiden Murtaminen: Kuinka VR-robotiikka Muokkaa Saumattoman Ammatillisen Yhteistyön Tulevaisuutta

Virtuaalitodellisuus (VR) -ala kasvaa nopeasti, ja lähes yksi viidestä Yhdysvaltain kuluttajasta käytti VR:ää vuonna 2020. Vaikka tällä hetkellä pelialat ja viihde ovat VR:n kasvun suurimpia ajureita maailmanlaajuisesti, tämä immersiivinen teknologia on myös levinnyt muihin elämänalueisiin.

Brownin yliopiston ja Cornellin yliopiston tutkijat pyrkivät laajentamaan VR:n käyttöä ammatillisissa ympäristöissä. Se sisältää teleläsnäolorobotin, joka reagoi automaattisesti ja reaaliaikaisesti etäkäyttäjän virtuaalitodellisuudessa tekemiin liikkeisiin ja eleisiin.

Tätä varten tutkimusryhmä kehitti robottilaitteen nimeltä VRoxy, ohjausvapaa, VR-ohjattu robottilähetti, jolla on potentiaalia mahdollistaa käytännön yhteistyön ihmisten välillä, jotka työskentelevät etänä pienessä tilassa, kuten toimistossa, kun tiimikaverat työskentelevät paljon suuremmassa tilassa.

“Virtuaalitodellisuuden suuri etu on, että voimme hyödyntää kaikkia erilaisia liikkumistekniikoita, joita ihmiset käyttävät virtuaalitodellisuuspeleissä, kuten välittömästi siirtyminen paikasta toiseen.”

– Mose Sakashita, tietojenkäsittelytieteen tohtorikoulutuksen opiskelija Cornellissa.

Hän lisäsi:

“Tämä toiminto mahdollistaa etäkäyttäjien fyysisen tilan rajoittamisen hyvin pieneksi, mutta yhteistyön tiimikavereiden kanssa paljon suuremmassa etäympäristössä.”

Joten tiimi loi VRoxyn, joka perustuu Cornellin samankaltaiseen robottiin nimeltä ReMotion. ReMotion vie fyysistä tilaa etäkäyttäjän puolesta ja peilaa automaattisesti käyttäjän liikkeet reaaliaikaisesti, välittäen samalla tärkeän kehon kielen, joka muuten katoaa tavallisissa virtuaaliympäristöissä. ReMotionin toiminnallisuus oli rajoitettu tilanteisiin, joissa molemmilla käyttäjillä – paikallisella ja etäpuolella – oli identtiset laitteistokokoonpanot ja samankokoiset työtilat. VRoxy on kuitenkin ylittänyt tämän rajoituksen.

Mitä VRoxy-ohjelmisto tekee, on että se mahdollistaa etäpaikassa olevan käyttäjän laittaa VR-headsetin päähänsä ja kuljettaa hänet virtuaalisesti tilaan, joka voi olla toimisto, laboratorio tai muu ympäristö, jossa heidän kollegansa työskentelevät fyysisesti. Fyysisessä paikassa etäkäyttäjä edustetaan robotin kautta, mikä mahdollistaa liikkumisen ympäristössä luonnollisilla liikkeillä, kuten kävelemällä. Lisäksi etäkäyttäjä voi tehdä yhteistyötä kollegoiden kanssa eleiden, kuten esineiden osoittamisen, pään nyökkäysten ja jopa kasvoilmeiden, avulla robottilähettilään kautta.

Vaikka se on tällä hetkellä varhaisessa vaiheessa, tutkijat sanovat, että ohjelmistolla on jo potentiaalia ratkaista joitakin suurimmista haasteista, joita robottilähetin ja lisätyn todellisuuden (AR) -ohjelmistojen käyttö etäyhteistyössä kohtaa.

VRoxy: Etäyhteistyön Vallankumous 

Artikkeli “VRoxy: Laajakaistainen yhteistyö toimistosta VR-ohjatun robottilähettimen avulla” esiteltiin tänä vuonna Association for Computing Machinery (ACM) -symposiumissa User Interface Software and Technology (UIST), joka pidettiin 29. lokakuuta – 1. marraskuuta San Franciscossa. Tutkimusartikkeli osoittaa, miten VRoxy voi mahdollistaa useiden fyysisten sijaintien kartoittamisen yhtenäiseen virtuaalitilaan. 

Virtuaalitodellisuus tarjoaa mahdollisuuden luoda intuitiivisia käyttöliittymiä upottamalla käyttäjät 3D-ympäristöön, jossa he voivat tarkastella ja olla vuorovaikutuksessa robottien kanssa jaetuissa tai etäympäristöissä, mikä helpottaa vuorovaikutusta. VR-käyttöliittymien on osoitettu vähentävän tehtävien suoritusajan, lisäävän operaattorin suorituskykyä, ja ne ovat yleisesti mieluisampia perinteisiin käyttöliittymiin verrattuna. Mutta vaikka VR-robottikäyttöliittymien perustyötä on tehty runsaasti, VR-etäohjauskäyttöliittymien kehittämiseen on vielä paljon tehtävää.

“Tällä hetkellä yhteistyöhön tarkoitetut liikeohjatut robotit vaativat, että fyysisessä paikassa on yhtä paljon tilaa kuin etäympäristössä, mutta näin ei usein ole”, sanoi Brandon Woodard, Brownin yliopiston tohtorikoulutuksen opiskelija, joka on myös Visual Computing Groupin tutkija ja ennen sitä on työskennellyt Nvidia (NVDA ), MIT Lincoln Laboratory, NASA:n Jet Propulsion Laboratory ja Intel (INTC ) -yrityksissä. Hän huomautti lisäksi, että huoneilla on erilaiset mitat, mikä on helposti nähtävissä jopa Zoom-kokouksissa, videopuhelusovelluksessa.

Artikkelin mukaan viimeaikainen tutkimus robottilähetin alalla on osoittanut, että voidaan automaattisesti toistaa monia ei-sanallisia vihjeitä, jotka ovat tärkeitä samassa paikassa tapahtuvassa yhteistyössä, mutta ne usein vaativat symmetrisen laitteistokokoonpanon kummassakin paikassa. Ratkaisuna tiimi esitteli VRoxyn, järjestelmän, jonka tarkoituksena on mahdollistaa pääsy etätiloihin robotin kautta, käyttäen VR-headsettiä paljon pienemmässä tilassa, kuten henkilökohtaisessa toimistossa. Tutkijoiden mukaan ohjelmiston automaattinen reaaliaikainen reagointi on avain sekä etä- että paikallisille tiimikavereille.

VRoxy kartoittaa kaikki pienet VR-tilassa tehdyt liikkeet robotin suurempiin liikkeisiin fyysisessä tilassa, jolloin käyttäjä voi helposti navigoida suurissa fyysisissä tiloissa. Näin VRoxy:n avulla VR-käyttäjä voi nopeasti liikkua etätilan matalan tarkkuuden renderöinnissä. 

Kun VR-headset asetetaan päähän, VRoxy-käyttäjällä on pääsy kahteen katselutilaan. Yksi on live-tila, joka näyttää immersiivisen kuvan yhteistyötilasta reaaliajassa paikallisten yhteistyökumppaneiden kanssa. Toinen on navigointitila, joka näyttää renderöidyt polut huoneessa, mahdollistaen nopeamman, sujuvamman liikkumisen etäkäyttäjille “teleporttaamalla” haluamaansa paikkaan samalla rajoittaen liikehäiriöitä, tutkijat sanoivat. 

Lisäksi järjestelmän automaattisuus tarkoittaa, että tiimikaverit voivat keskittyä pelkästään yhteistyöhön sen sijaan, että ohjaisivat robottia manuaalisesti, mikä käyttää 360‑kameran syötettä tukemaan reaaliaikaisia vuorovaikutuksia. 

Järjestelmä myös helpottaa vuorovaikutusmodaliteetteja renderöimällä mikroliikkuvuuden jaetussa tilassa lähetin kautta. Nämä useat ei-sanalliset vihjeet, kuten pään kierto, kasvoilmeet, osoitteluliikkeet ja katseen suunta, tallennettiin VR-käyttäjän toimesta Quest Pro -laitteella, ja ne esitetään teleläsnäolorobotin kautta etäpaikassa. 

VRoxyn avulla yhteistyökumppani voi navigoida ja tehdä yhteistyötä laajassa etäympäristössä pienestä fyysisestä tilasta käsin sekä vaihtaa välittömästi erillisten, fyysisesti erillään olevien työtilojen välillä, tutkimus totesi. Tämä osoittaa, että VRoxy voi mukautua sekä paikallisiin että liikkuviin robottilähettiläisiin kuluttajatasoisella headsetillä.

Tulevassa työssä Sakashita, artikkelin pääkirjoittaja, aikoo tehostaa VRoxyä robottikäsivarsilla, jotta etäkäyttäjät voivat olla vuorovaikutuksessa fyysisten esineiden kanssa live-tilassa robottilähettilään kautta. Lisäksi hän näkee VRoxyn tekevän oman tilan kartoituksen, samankaltaisesti kuin Roomba-robotti, joka käyttää erilaisia antureita navigoidakseen ja sopeutuakseen ympäristöönsä. Tällä hetkellä VRoxy käyttää kattomerkkejä navigoidakseen huoneessa, mutta reaaliaikainen kartoitus tuki voisi mahdollistaa sen käyttöönoton luokkahuoneessa, Sakashita sanoi.

Hyunju Kim ja Ruidong Zhang, molemmat tietojenkäsittelytieteen tohtorikoulutuksen opiskelijoita, sekä François Guimbretière, Cornell Bowers CIS:n tietojenkäsittelytieteen professori, ja Woodard ovat tutkimusartikkelin yhteiskirjoittajia, jonka tukena on Nakajima-säätiö ja Yhdysvaltain kansallinen tiedeakatemia (National Science Foundation).

Synergia Vapautettu: VR ja Robotiikan Yhteistyö

Virtuaalitodellisuuden käsite on ollut olemassa pitkään, 1960-luvulta lähtien. Kuitenkin sen käyttö robotiikan alalla on ollut melko rajoitettua. Tämä on huolimatta siitä, että VR:n ja robotiikan välillä on suuri synergia. 

VR:tä voidaan käyttää robotiikassa tarjoamaan immersiivistä robotin etäohjausta sekä toteuttamaan ihmisen ja robotin välistä vuorovaikutus- ja yhteistyötutkimusta, kun taas robotit auttavat tarjoamaan immersiivisempiä VR-kokemuksia antamalla käyttäjille haptista palautetta.

VR:n puuttuminen robotiikan alalta on suurelta osin johtunut kaupallisten VR-laitteiden saatavuuden ja edullisuuden puutteesta, vaikka ne ovat edistyneet merkittävästi viimeisen vuosikymmenen aikana. Tämän myötä VR:n ja robotiikan yhdistäminen ihmisen ja robotin vuorovaikutukseen ja yhteistyöhön on lisääntynyt.

Kasvavan kiinnostuksen myötä automaatioon, jossa järjestelmät ovat uudelleenkonfiguroitavia ja mukautuvat muuttuviin tarpeisiin, näemme VR:n käytön lisääntyvän robotiikassa, jotta ihmisen ja koneen välinen viestintä olisi menestyksekkäämpää.

Nämä kaksi teknologiaa käytetään tällä hetkellä useissa sovelluksissa, jotka parantavat robottien suorituskykyä samalla kun ihminen säilyy ohjaajana. Esimerkiksi lääketieteellisessä robotiikassa VR-koulutus antaa lääkäreille ja kirurgille mahdollisuuden harjoitella lähes todellisessa tilanteessa ilman todellisia potilaita. VR:tä voidaan myös käyttää sotilaita kouluttamaan käsittelemään sotilasluokan drooneja ja robotteja ilman, että kalliit ja korvaamattomat laitteet vahingoittuvat. VR- ja robotiikkatutkimusta hyödynnetään myös avaruustutkimuksen optimointiin monimutkaisissa ympäristöissä.

Hyödyntämällä VR:ää ja robotiikkaa, VRoxy voi myös tuoda merkittäviä edistysaskeleita etäyhteistyössä ja ammatillisissa ympäristöissä. Antamalla käyttäjien, jotka ovat eri fyysisissä paikoissa, tehdä saumattomasti yhteistyötä jaetuissa tiloissa, tämä ohjelmisto voi olla erittäin arvokas etätiimeille, jotka työskentelevät projekteissa, jotka vaativat tiivistä koordinointia ja viestintää.

VR ja robotiikka ovat hyödyllisiä teknologioita itsessään koulutustarkoituksiin, mutta niiden yhdistäminen mahdollistaa koulutuksen kaikilla aloilla tulemaan intuitiivisemmaksi ja immersiivisemmäksi. Ne auttavat myös kouluttamaan itseäan parempia robotteja.

Lisäksi, kun niitä käytetään koulutustarkoituksiin ja tarjoamaan etäapua ja -tukea, VRoxy voi löytää käyttöpaikkansa tilanteissa, joissa fyysinen tila on rajoitettu, sekä etäkoulutuksessa, tarjoamalla opiskelijoille immersiivisiä kokemuksia fyysisissä ympäristöissä. Se voi myös helpottaa virtuaalisia kohteiden vierailuja, jolloin sidosryhmät voivat tutkia fyysisiä tiloja etänä ja tehdä informoituja päätöksiä.

VR:n ja Robotiikan Voimaa Hyödyntävät Yritykset 

VR:n ja robotiikan yhdistelmän potentiaalin vuoksi useat yritykset tutkivat ja kehittävät näiden teknologioiden hyödyntämistä, joten tarkastellaan joitakin merkittävimmistä niistä:

1. Cambrian Intelligence

Se keskittyy koneälyalgoritmien kehittämiseen ja soveltamiseen. Cambrian Intelligence rakentaa teleohjausrajapintoja, joiden avulla robotteja voidaan intuitiivisesti ohjata etänä käsi- ja käsivarsiliikkeillä käyttäen peliteknologioita, kuten virtuaalitodellisuutta, seurantaa ja haptisia palautteita.

Tammikuun 21. syyskuuta 2023 alkaen Cambrian Intelligence on kerännyt yhteensä 3 793 919 USD eri rahoituskierroksissa, mukaan lukien merkittävä tuntematon sarja, pre-seed-sijoitus, EASME – EU:n pk-yritysten toimeenpanoviraston myöntämä apuraha, sekä julkistamaton summa ff Venture Capitalilta.

2. Intel 

Yksi maailman suurimmista puolijohdepiirisarjojen valmistajista, Intel on keskeinen toimija robotiikkaan ja VR:ään liittyvien teknologioiden kehittämisessä, tarjoten teknologioita molemmille aloille. Aiemmin tänä vuonna Intel esitteli MiDaS 3.1 -ohjelmiston tietokonenäköön ratkaisuna syvyysarviointiin, mikä mahdollistaa laajan valikoiman sovelluksia robotiikassa, AR:ssa ja VR:ssä.

INTC Hintakaavio

Tällä hetkellä Intelin (INTC) osakkeet käyvät kauppaa 38,73 $, mikä on 46,69 % nousu tänä vuonna, ja yhtiö maksaa osinkotuoton 1,29 %. 3Q23:lla se raportoi liikevaihdon 14,2 miljardia $, mikä on 8 % lasku edellisvuoteen verrattuna, ja osakekohtaisen tuloksen (EPS) 0,07 $.

“Toimme poikkeuksellisen kolmannen neljänneksen, korostettuna läpimurtokehityksellä prosesseissamme ja tuotevalikoimassamme, uusien foundry-asiakkaiden sopimuksilla ja vauhdilla, kun viemme tekoälyä kaikkialle”, sanoi Intelin toimitusjohtaja Pat Gelsinger.

3. Vicarious Surgical

Tätä yritystä johtaa teknologien ja lääkärien tiimi, jonka tavoitteena on soveltaa viimeisimpiä robotti- ja virtuaalitodellisuusinnovaatiota kirurgisiin toimenpiteisiin. Tarjotakseen potilaille parempia tuloksia ja vähemmän riskiä tai invasiivisuutta vatsakirurgiassa, Vicarious Surgical käyttää potilaskoria, jossa on kaksi robottilähettiä, joissa on kamera- ja liikkumiskyky, sekä kirurgin konsolia robotin ohjaamiseen, jota voidaan hallita 3D-näytön, VR-headsetin ja omaa ohjelmistoa käyttäen.

RBOT Hintakaavio

Vuoden 2023 toisen neljänneksen aikana Vicarious Surgical raportoi 82,8 miljoonaa $ käteistä, käteisvastaavia ja lyhytaikaisia sijoituksia. Tänä aikana yritys sai selkeyttä kliiniseen ja sääntelypolkuun, odotettavissa olevan ensimmäisen vatsanontelon repeämisprosessin toteuttamisen potilaalle kesäkuussa 2024. Se myös allekirjoitti neljännen merkittävän Yhdysvaltain sairaalajärjestelmän sopimuksen, mikä nosti sen kokonaismäärän yli 250 sairaalakumppaniin. Sillä välin Vicarious Surgicalin (RBOT) osakkeet käyvät kauppaa 0,4263 $, P/E (TTM) on -0,68 ja EPS (TTM) on -0,63.

Lopulliset Pohdinnat

Vaikka kyseessä on suhteellisen nuori teknologia, virtuaalitodellisuuden omaksuminen on levinnyt laajasti yrityksissä, organisaatioissa ja jopa hallituksissa, kun sen potentiaali kirkastuu jokaisen uuden kehityksen myötä. VR ei ainoastaan saa paljon jalansijaa pelien, urheilun, terveydenhuollon, koulutuksen, kiinteistöjen, valmistuksen, markkinoinnin, autoteollisuuden ja puolustuksen aloilla, vaan se muuttaa myös robotiikka-alaa merkittävästi.

VR:n ja robotiikan yhdistäminen voi pelastaa henkiä ja viedä tutkimusrajat pidemmälle. Vaikka se on vielä kehitysvaiheessa, rahoituksen, teknologisten haasteiden ja sääntelytekijöiden kaltaiset tekijät vaikuttavat sen kasvuun, näemme jatkuvasti tiedemiehiden ja insinöörien tekevän läpimurtoja näissä teknologioissa.

VR:n ja robotiikan edistymisen myötä voimme odottaa järjestelmien, kuten VRoxyn, soveltamista tietyillä toimialoilla seuraavan 5–10 vuoden aikana, ja laajempi omaksuminen vie enemmän aikaa teknologian kypsymisen ja saavutettavuuden myötä.

Klikkaa tästä saadaksesi listan top 10 lisätyn todellisuuden (AR) ja virtuaalitodellisuuden (VR) -osakkeista.