فجر جديد في مجال الروبوتات: تدوير كائن قائم على اللمس

في تطور رائد ، صمم فريق من المهندسين في جامعة كاليفورنيا سان دييغو (UCSD) يدًا آلية يمكنها تدوير الأشياء باستخدام اللمس وحده ، دون الحاجة إلى إدخال بصري. هذا النهج المبتكر مستوحاة من الطريقة السهلة التي يتعامل بها البشر مع الأشياء دون الحاجة بالضرورة إلى رؤيتها.

نهج حساس للمس لمعالجة الكائن

قام الفريق بتجهيز يد آلية بأربعة أصابع مع 16 مستشعرًا للمس موزعة على راحة يدها وأصابعها. كل مستشعر ، تكلفته حوالي 12 دولارًا ، يؤدي وظيفة بسيطة: فهو يكتشف ما إذا كان الجسم يلامسه أم لا. هذا النهج فريد من نوعه لأنه يعتمد على العديد من مستشعرات اللمس منخفضة التكلفة ومنخفضة الدقة التي تستخدم إشارات ثنائية بسيطة - اللمس أو عدم اللمس - لأداء دوران آلي يدوي.

في المقابل ، تعتمد الطرق الأخرى على عدد قليل من مستشعرات اللمس عالية الدقة وعالية الدقة الملصقة بمنطقة صغيرة من اليد الروبوتية ، في المقام الأول عند أطراف الأصابع. أوضح Xiaolong Wang ، أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو ، الذي قاد الدراسة ، أن هذه الأساليب لها العديد من القيود. إنها تقلل من فرصة اتصال المستشعرات بالجسم ، مما يحد من قدرة الاستشعار في النظام. من الصعب للغاية محاكاة مستشعرات اللمس عالية الدقة التي توفر معلومات حول الملمس وهي باهظة الثمن ، مما يجعل استخدامها في تجارب العالم الحقيقي أمرًا صعبًا.

قوة الإشارات الثنائية

"نظهر أننا لسنا بحاجة إلى تفاصيل حول نسيج كائن ما للقيام بهذه المهمة. نحتاج فقط إلى إشارات ثنائية بسيطة توضح ما إذا كانت المستشعرات قد لمست الجسم أم لا ، ومن الأسهل بكثير محاكاة هذه الإشارات ونقلها إلى العالم الحقيقي ".

قام الفريق بتدريب نظامهم باستخدام عمليات محاكاة ليد آلية افتراضية تقوم بتدوير مجموعة متنوعة من الكائنات ، بما في ذلك تلك ذات الأشكال غير المنتظمة. يقوم النظام بتقييم المستشعرات الموجودة على اليد التي يتم لمسها بواسطة الكائن في أي نقطة زمنية معينة أثناء الدوران. كما يقوم بتقييم المواقف الحالية لمفاصل اليد ، بالإضافة إلى إجراءاتها السابقة. باستخدام هذه المعلومات ، يوجه النظام اليد الآلية إلى أي المفصل يجب أن يذهب إلى حيث النقطة الزمنية التالية.

مستقبل التلاعب الآلي

اختبر الباحثون نظامهم على اليد الآلية الواقعية بأشياء لم يصادفها النظام بعد. كانت اليد الآلية قادرة على تدوير مجموعة متنوعة من الأشياء دون توقف أو فقدان قبضتها. تضمنت الأشياء طماطم وفلفل وعلبة زبدة الفول السوداني ولعبة بطة مطاطية ، والتي كانت أصعب الأشياء بسبب شكلها. استغرقت الكائنات ذات الأشكال الأكثر تعقيدًا وقتًا أطول لتدويرها. يمكن أن تقوم اليد الآلية أيضًا بتدوير الأشياء حول محاور مختلفة.

يعمل الفريق الآن على توسيع نهجهم ليشمل مهام معالجة أكثر تعقيدًا. إنهم يطورون حاليًا تقنيات لتمكين الأيدي الروبوتية من الإمساك ، والرمي ، والتلاعب ، على سبيل المثال. قال وانغ: "يعد التلاعب اليدوي مهارة شائعة جدًا نمتلكها نحن البشر ، ولكن إتقانها معقد للغاية بالنسبة للروبوتات". "إذا تمكنا من منح الروبوتات هذه المهارة ، فسيفتح ذلك الباب أمام أنواع المهام التي يمكنهم القيام بها."

يمثل هذا التطور خطوة مهمة إلى الأمام في مجال الروبوتات ، مما قد يمهد الطريق للروبوتات التي يمكنها التعامل مع الأشياء في الظلام أو في البيئات الصعبة بصريًا.