الروبوت الياباني يقترب من الإنسان

ذراع روبوتية بقدرات بشرية

علوم تكنولوجيا

طورت مجموعة بحثية بجامعة كيئو ذراع روبوتية حساسة يمكنها ضبط قوة قبضتها وفقا لما تمسكه. كما أن تحركاتها حساسة بشكل كافي لالتقاط رقاقة من البطاطس.

منح الروبوتات حاسة اللمس

يتمكن الإنسان، حتى الأطفال الصغار من التقاط الأشياء الناعمة أو الصغيرة بكل سهولة، ولكن هذا ليس هو الحال بالنسبة للروبوتات التي لديها صعوبة في تقليد الحركات الدقيقة لليد البشرية. عندما لا يدركون مدى قوة المسك المطلوبة، فيمكن للروبوتات كسر الأشياء أو إلحاق الأذى بالبشر.

إن ما تحتاج إليه الروبوتات هو حاسة اللمس. وهذا هو التحدي الأكبر من بين الحواس الخمسة حتى يتم تحديد ملمس الأشياء وتحويلها إلى إشارات رقمية. إذا أمكن منح الروبوتات الشعور باللمس، سوف تكون قادرة على ضبط قبضتها على الأشياء وفقاً لإحساسها بها. ومع إمكانية بناء مثل هذه الروبوتات، سوف تكون قادرة على أداء العمل الذي يجعلها على اتصال أوثق مع الإنسان.

ذراع روبوتية يمكنها التقاط رقائق البطاطس

إن ذراع-GP الروبوتية المتعددة الأغراض التي طُورت بجهود أستاذ مساعد نوزاكي تاكاهيرو وزملائه الباحثين في مجال هابتيكس (تقنية التفاعل الحسي أو التواصل عن طريق اللمس) بكلية العلوم والتكنولوجيا في جامعة كيئو، قادرة على ضبط قوة قبضتها وفقا لما تمسكه. يمكن للذراع الروبوتية أن تمسك الليمون ثم قطعة من الخبز، وأن تحمل رقاقة من البطاطس دون أن تفتتها.

ويقول نوزاكي ”بالنسبة للروبوت التقليدي هناك حاجة إلى القيام بقياس خصائص مثل الموضع، الحجم، الوزن، والمقاس بعناية وبرمجتها في الجهاز قبل أن يتمكن من الإمساك بقطعة خبز. إذا كانت قطعة الخبز تبدو هي نفسها ولكنها تختلف قليلاً عن الحجم المبرمج من قبل وتختلف في خصائص أخرى، فإن الروبوت لن يكون قادرا على الإمساك بها بدقة. ذراع-GP لا تتطلب مثل هذه البرمجة، كما يمكنها فعل الحركات الحساسة التي تجدها الروبوتات التقليدية صعبة“.

قوة الاستشعار دون استخدام أجهزة الاستشعار

يتكون ذراع-GP من ذراع تحكم رئيسية وذراع تابعة التي بدورها تمسك الأشياء وتنفذ حركات أخرى. يقوم الإنسان بتشغيل الأصابع الثلاثة للذراع الرئيسية للسيطرة على تحركات التابعة، التي تنقل إحساس اللمس من الأشياء الممسوكة إلى الذراع الرئيسية. على سبيل المثال، إذا تحرك ذراع التابعة لإمساك الليمون، أصابع الذراع الرئيسية سوف تتوقف في وضع الاستجابة لحجم الليمون ولن تضغط أكثر. يتم توصيل قوة اللمس من خلال التفاعل بين قوة التقاط الذراع التابعة والقوة المرنة للجسم الملتقط. ومن ثم، فإن الاتصال ثنائي الاتجاه بين الذراع التابعة والرئيسية أمر أساسي.

هذا التواصل يوظف تقنية هابتيكس الحقيقية التي طُورت بجهود البروفيسور أونيشي كوهي بجامعة كيئو. حيث تعد هذه التقنية الأولى من نوعها في العالم التي تمكن قوة اللمس أن يتم انتقالها في الاتجاهين وعن بعد. واستنادا إلى هذه التقنية، فإن القوة المستخدمة لمحرك ذراع واحدة تُقاس مع خوارزمية متسلسلة وتنتقل إلى الذراع الأخرى. وبما أن ذراع-GP لا تستخدم أجهزة استشعار القوة كتلك الموجودة في أجهزة ألعاب الفيديو وغيرها من الأجهزة اللمسية، فإن مخاطر التعرض للأعطال أو التداخل تكون منخفضة، في حين أن مزايا التكلفة والحجم تكون كبيرة.

الذراع التابعة (على الأيسر)، ترفع مُمسكة جسم ما عن طريق ذراع تحكم رئيسية.

تسجيل وتعديل الحركة

تُقاس وتُسجل قوة ذراع التابعة المستخدمة لإمساك الأجسام بشكل فوري. ويمكن حفظ هذه البيانات لإعادة إنتاج الحركة المسجلة حتى عندما لا يكون هناك من يوجه تشغيل الذراع الرئيسية. ويمكن أيضا تعديل الحركة المسجلة لزيادة سرعتها أو قوتها. وهكذا يمكن نقل الأجسام الضخمة عن طريق المضاعفة عشر أو مائة مرة لموضع وإشارات قوة الذراع الرئيسية التي يوجهها الإنسان. وعلى العكس من ذلك، يمكن إجراء عمليات معالجة حساسة أو عملية جراحية مستحيلة مع أيدي بشرية بواسطة الروبوتات عن طريق تقليل هذه الإشارات إلى ١\١٠ أو ١\١٠٠ من مستوياتها الأصلية. ويمكن فك البراغي عن طريق توجيه ذراع التابعة لأداء الحركة العكسية لتوثيق الربط. وعليه فإن احتمالات تعديل البيانات المسجلة لا حصر لها.

قياس وتقدير الحركة البشرية من خلال تقنية هابتيكس مماثل للاستشعار الذي يشكل أساس إنترنت الأشياء. ومع ذلك، فإن مجموعة البحث صرحت بأنها تهدف إلى تطوير أكثر ديناميكية ”إنترنت الحركة“ من خلال حفظ وتعديل واستنساخ الحركة.

الأحكام والاستجابات الفورية

ميزة أخرى لذراع-GP هو قدرتها على اتخاذ الأحكام الفورية حول قوة المسك المطلوبة. وفي عرض توضيحي (انظر الفيديو الملحق)، تم تركيب قفاز ذو خمسة أصابع على الذراع التابعة لإمساك قطعة من الخبز والليمون، مع شخص بعيد نسبيا متحكم بالذراع الرئيسية. الذراع التابعة كانت قادرة على إمساك الخبز والليمون على التوالي على الرغم من الاختلافات في الصلابة والوزن مستشعرة أن هذه الأجسام كانت مختلفة لحظة مسكها وبالتالي ضبط مقدار القوة المطلوبة.

هناك اتجاه حديث في مجال تطوير الروبوت هو الروبوتات السحابية، حيث يتم التحكم في حركة الروبوت بواسطة جهاز كمبيوتر متصل بالإنترنت. ولكن عند مسك الأجسام، يجب تحديد مستوى القوة اللازمة بشكل فوري لحظة إمساكها. الإشارات من جهاز كمبيوتر متصل بالإنترنت لا تصل بسرعة كافية لجعل هذا ممكنا. للتغلب على هذه المشكلة، يستخدم ذراع-GP الذكاء الاصطناعي الضبابي العالي السرعة حيث يتم إصدار الأحكام الفورية عن طريق جهاز كمبيوتر متصل مباشرة بالذراع الروبوتية. وتحقق ذلك من خلال تطوير لوحة دوائر كهربائية صغيرة شبه موصلة مدمجة مع تكنولوجيا هابتيكس الحقيقية. ومصطلح ”الضباب AI (الذكاء الاصطناعي)“ مستوحى من صورة الضباب الموجود على سطح الأرض، في تباين مع الغيوم التي تسبح عاليا في السماء.

أستاذ مساعد نوزاكي ممسكا بلُب إحدى لوحات الدوائر الكهربائية الشبه موصلة بمقياس ٣٥ ميليمتر على طول كل جانب.

روبوت للعمل جنبا إلى جنب مع الإنسان

حيز التطبيقات على ذراع-GP متسع للغايه. البحث والتطوير يتقدمان جنبا إلى جنب مع مجموعة من الشركات في مجالات السيارات وآلات البناء والزراعة والرعاية الصحية والرعاية التمريضية والفضاء. وهناك عدد من المشاريع الوشيكة من التسويق التجاري، ويجري التحضير لإطلاق شركة ناشئة لتطوير التطبيقات الصناعية.

ومن المتصور أن تكون الروبوتات بمثابة بدائل للعمل البشري من خلال تحقيق الميكنة وزيادة الكفاءة. وإذا أصبحوا قادرين على القيام بحركات حساسة، فإن الباب سيُفتح أمام التطبيقات الملائمة للإنسان أيضا. فعلى سبيل المثال، مخاطر التسمم الغذائي ستقل كثيرا عن طريق معالجة الأطعمة في درجات حرارة منخفضة جدا بالنسبة للعمال البشريين. وسوف يمكن إجراء الجراحة عن بعد، كذلك من شأن الأشخاص ذوي الإعاقة اليدوية أن يؤدوا الأعمال بشكل أسهل. إن الهدف من مشروع ذراع-GP هو تطوير التقنيات من أجل التطبيقات التي تتطلب الحس الإنساني للمس. ظهور ”الروبوتات الوديعة“ قادرة على مساعدة الإنسان دون إلحاق الأذى به سوف تفتح مجموعة من الإمكانيات الجديدة.

(النص الأصلي باللغة اليابانية بتاريخ ٣١ يناير/ كانون الثاني ٢٠١٧. التغطية والكتابة: أوشيجيما ميفوئي. تصوير وتحرير الفيديو: أوتاني كييوهيدي.)

الروبوت