ساخت دست‌های رباتیک

ما می‌توانیم به راحتی اشیا را بلند کنیم و این برای ما کار چندان دشواری نیست. اما همین کار ساده برای ربات‌ها یک چالش بزرگ است و برای برداشتن اشیاء نیاز به اطلاعات مختلفی دارند.

جمعه، 24 اسفند 1397

تخمین زمان مطالعه:

پدیدآورنده: طلوع سپیده

موارد بیشتر برای شما

امروزه توسط روبات‌ها احاطه شده‌ایم. این روزها خودروهایی را می‌بینیم که تقریبا خودشان رانندگی می‌کنند. جارو برقی‌هایی که خودشان در اطراف اتاق نشیمن ما به دور خود می‌پیچند. هواپیماهای بدون سرنشین که پیش بینی‌های هوایی را انجام می‌دهند و به کشاورزان کمک می‌کنند تا محصولات خود را افزایش دهند. حتی روبات‌های انسانی نیز ساخته شده‌اند که می‌توانند مانند ما حرکت کنند و ممکن است در آینده‌ای نزدیک به صورت انبوه در دسترس باشند.
ما انسان‌ها بدون تفکر، جهان اطراف‌مان را دستکاری می کنیم. تقریبا به طور ناخودآگاه به هم دست می‌دهیم، به دستمان تکیه می‌کنیم، آن را می‌چرخانیم و این حرکات دستان ما فوق العاده است. تمام تلفن‌های همراه، صفحه کلید، رادیو و سایر ابزارهایی که در طول عمرمان مورد استفاده قرار داده‌ایم، طوری طراحی شده‌اند تا در میان انگشتان و کف دست ما قرار گیرند.

در حال حاضر، یکی از گسترده ترین دست‌های روباتیک طراحی شده، به نام "گیر"، کم و بیش مشابه آنهایی است که در فیلم‌های دهه 1960 تصور می‌شد: یک دستگاه ساخته شده از دو انگشت فلزی سخت که اشیاء را با آنها می‌گیرد.
در محیط‌های کنترل شده مانند خط مونتاژ، این چنین دستگاه‌هایی خوب هستند. اگر ربات بداند که همیشه باید چه بخشی از یک قسمت خاص را بگیرد، آن را در همان محل و جهت بر می‌دارد، پس درک آن بی اهمیت است. جینت بوگ، یکی از متخصصین روباتیک در دانشگاه استنفورد می‌گوید: " حساسیت و درک چیزی که کمربند نقاله پایین می‌آید، برای یک ربات نسبتا آسان است."
از طرف دیگر دنیای واقعی سرشار از ناشناخته هاست. فقط یک لحظه به آشپزخانه خود فکر کنید: ممکن است شمع‌ها کنار ظروف خشک شده باشند، سبزیجات نرم و شکننده در یخچال قرار داده شده‌اند، بوگ می‌گوید، از دیدگاه ربات، شناسایی و دستکاری این مجموعه گسترده از اشیاء، یک هرج و مرج کامل خواهد بود.
متیو کیوکارلی، یکی از محققین رباتیک و مهندسی مکانیک در دانشگاه کلمبیا، می‌گوید: شما می‌توانید طیف وسیعی از اشیا را که معمولا برداشته شده و توسط افراد دستکاری می‌شود را مورد استفاده قرار دهید و ربات‌ها نیز می‌توانند این قابلیت را پیدا کنند اما مشکل در تنوع اشیاء است.

برای مقابله با بالا بودن اشکال منحصر به فرد و خواص فیزیکی این مواد- چه جامد باشند مانند چاقو و یا غیره و چه مانند یک قطعه پلاستیک، قابل تغییر باشند، ایجاد کردن یک افزونه برای ربات‌ها لزوما همان چیزی است که ما علیرغم داشتن استخوان‌های سفت و سخت، دست‌هایمان را خم می‌کنیم، بنابراین اگر دست یک ربات بتواند همان کار را انجام دهد، می‌تواند اشیاء را در دست خود بگیرد و آنها را بر روی یک سطح حرکت دهد.
مهندسی که تطبیق پذیری نباشد، یک شاهکار کوچک است. هنگامی که مهندسین iRobot، همان شرکت که جارو برقی Roomba را تولید کرده است- چندین سال پیش یک دست قابل انعطاف و سه انگشتی ایجاد کرد، به عنوان یک شاهکار برجسته شناخته شد. اما امروزه روبات‌ها به دنبال ابزار محاسباتی بهتری مانند هوش مصنوعی برای کنترل حرکات خود هستند.

تلاش برای دستیابی به انعطاف پذیری بیشتر

برای اینکه ساختن یک دست روباتیک عملی شود و حتی شبیه به توانایی دست انسان باشد، باید قوی، اما انعطاف پذیر باشد؛ قادر به حس گرما، سرما و لامسه بوده و به اندازه کافی ملایم باشد که بتواند اشیاء شکننده را بردارد و در عین حال به اندازه کافی قوی باشد تا در برابر ضربه‌ها مقاومت کند و با این حال، باید ارزان باشد.
برای برطرف کردن این مشکل، برخی محققان به دنبال ایجاد یک محیط شبیه سازی شده هستند. آنها دست‌هایی را آزمایش می‌کنند که برخی از ویژگی‌های دست انسان را تقلید می‌کند و طراحی و ساخت آنها بسیار ساده است. هرکدام از انگشتان لاتکس نرم، توسط کابل‌های تاندون مانند هدایت می‌شوند و آنها را باز و بسته می‌کنند. مزیت این نوع طرح‌ها انعطاف پذیری آنهاست- هنگامی که آنها با یک شی برخورد می‌کنند، می‌توانند در اطراف آن قرار بگیرند، شکل خود را با آن انطباق داده و به صورت منظم دست خود را حرکت دهند.

برخی از محققان به جای این دست‌ها، بر روی دست‌های نرم و انعطاف پذیر که از سیلیکون ساخته شده است، کار می‌کنند. در این نمونه، انگشتان سیلیکونی توخالی از هوا پر می‌شوند.
نوک انگشتان ما دارای هزاران گیرنده لمسی است که درون پوست قرار گرفته است. کیوکارلی می‌گوید: "ما واقعا نمی‌دانیم که چگونه این سنسورها را بسازیم، و حتی اگر آن را انجام دادیم، مشکل بعدی سیم کشی کردن آنها و بازگرداندن این اطلاعات خواهد بود."
تعداد سنسورهای مورد نیاز، مسئله دوم است که کار را پیچیده‌تر می‌کند. برنسون می‌گوید: روش‌های محاسباتی اجازه می‌دهد یک ربات از مقادیر بسیار زیاد داده‌های حسی برای برنامه ریزی حرکت بعدی خود استفاده کند. اما ساختن یک ربات که می‌تواند از "دستان" خود به سرعت و یکپارچه استفاده کند، حتی در موقعیت‌های کاملا جدید، شاید هنوز ممکن نباشد، مگر این که مهندسان بتوانند آن را به طریقی، از اطلاعات موجود به دست آورند.

قدرت مغزی چیزی است که بسیاری از ما انسان‌ها آن را نادیده می‌گیریم. برای برداشتن یک مداد از روی میز، ما به راحتی آن را می‌گیریم و بلند می‌کنیم. هنگام خوردن شام، از قاشق، چنگال و چاپستیک استفاده می‌کنیم تا غذا را با لطافت و دقت بگیریم.
بوگ می‌گوید: دستیابی به این سطح هوش در یک ربات ممکن است به یک جهش در روش‌های کنونی منجر شود که محققان برای کنترل آن نیاز دارند. تا همین اواخر، بیشتر نرم افزارهای دست رباتیک شامل ساخت مدل‌های ریاضی دقیق بر اساس شرایط واقعی موجود در جهان بود و سپس ربات از این مدل‌ها برای برنامه ریزی حرکتی خود استفاده می‌کرد.
چنین دست‌های کوچکی، پیشرفت‌های چشمگیری نسبت به یک گیره فلزی سخت دارند. اما آنها فقط شروع به حل این مسئله می‌کنند. اگرچه انگشت پلاستیکی برای برداشتن اشیاء مختلف عالی است، اما برای انجام مهارت‌های حرکتی مورد نیاز برای انجام وظایف ساده‌ای مانند قرار دادن یک سکه در یک شکاف هنوز توانمندی کافی را ندارند.

تلاش برای دستیابی به انعطاف پذیری بیشتر

مقالات مرتبط

تازه های مقالات

بیشترین بازدید هفته