مهندسون يعملون على روبوت بشري ثنائي الساقين

يعمل المهندسون حاليًا على تطوير روبوت بشري ثنائي الساقين يمكنه تطبيق القوة والدفع ضد شيء مع الحفاظ على توازنه. وقد نجح فريق في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة إلينوي في أوربانا-شامبين في العثور على طريقة للتحكم في التوازن في روبوت يتم تشغيله عن بعد.

الروبوت الذي تم إنشاؤه بواسطة الفريق له “جسم مصنوع و两个 ساقين”. يمكنهم التحكم في الروبوت عن بُعد من خلال إنسان يرتدي سترة تنقل معلومات حول حركة الإنسان وقوى رد الفعل على الأرض.

يمكن للمشغل البشري التحكم في حركة الروبوت، والسترة cũng تسمح للإنسان بالشعور بحركات الروبوت. على سبيل المثال، سيشعر الإنسان بالسحب على السترة إذا بدأ الروبوت في السقوط أو فقدان توازنه. هذا يسمح للإنسان بتعديل وتثبيت الروبوت.

في التجارب والاختبارات التي أجريت، تمكن البشر بنجاح من الحفاظ على توازن الروبوت، حتى وهو يقفز ومشيا في المكان مع الإنسان.

طور جواو راموس، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، هذا النهج الجديد.

“مثل الجري مع حقيبة ثقيلة – يمكنك الشعور بديناميكية الحقيبة حولك، ويمكنك التعويض بشكل صحيح،” يقول. “الآن، إذا كنت تريد فتح باب ثقيل، يمكن للإنسان أن يأمر الروبوت بالدفع نحو الباب وفتحه بدون فقدان التوازن.”

راموس هو حاليًا أستاذ مساعد في جامعة إلينوي في أوربانا-شامبين، ونشر الدراسة في مجلة Science Robotics. سانگبي كيم، أستاذ مساعد في الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، هو المؤلف المشارك في الدراسة.

كما تم دعم البحث جزئيًا بواسطة Hon Hai Precision Industry Co, Ltd وNaver Labs Corporation.

العمل السابق

كان كيم وراموس قد طورا من قبل روبوت ثنائي الساقين HERMES (نظام روبوتي عالي الكفاءة وميكانيكي كهربائي)، وكذلك عملوا على طرق جعلها قادرة على模仿 المشغل عن طريق التحكم عن بعد. وفقًا للباحثين، لهذا الأسلوب من التحكم فوائد إنسانية.

“لأنك لديك شخص يمكنه التعلم والتكيف على الفور، يمكن للروبوت أداء حركات لم يمارسها من قبل،” يقول راموس.

كان HERMES قادرًا على أداء بعض الإجراءات مثل سكب القهوة في كوب، وتقطيع الخشب بمعول، واستخدام مطفأة حريق لإطفاء النيران. تتطلب هذه الإجراءات استخدام الجزء العلوي من جسم الروبوت، والخوارزميات تتوافق مع موضع أطراف الروبوت مع موضع المشغل. السبب الوحيد لقيام HERMES بأداء إجراءات عالية التأثير هو أنه تم وضعه في مكانه، مما يسهل الحفاظ على التوازن. سيكون اتخاذ أي خطوات قد يؤدي إلى سقوط الروبوت.

“لقد أدركنا أنه من أجل توليد قوى كبيرة أو تحريك أشياء ثقيلة، مجرد نسخ الحركات لن يكون كافياً، لأن الروبوت سيسقط بسهولة،” يقول كيم. “كنا بحاجة إلى نسخ توازن المشغل الديناميكي.”

هرمس الصغير

طور الفريق هرمس الصغير، وهو نسخة مصغرة من الأصل. يبلغ ارتفاع الروبوت حوالي ثلث ارتفاع البالغين. تم إنشاؤه مع جسم وساقين، وتم تطويره خصيصًا لاختبار الإجراءات التي تعتمد على الجزء السفلي، بما في ذلك الحركة والتوازن.

يستخدم هرمس الصغير التحكم عن بعد، والمشغل يرتدي سترة用于 التحكم في الروبوت.

كانت模仿 حركات الإنسان أمرًا واحدًا، ولكن模仿 التوازن أكثر صعوبة.حدد الفريق التوازن على أنه يحتوي على两个 جانب رئيسي، مركز الكتلة ومركز الضغط.

وجد راموس أن توازن الشخص يحدد بواسطة مركز الكتلة فيما يتعلق بمركز الضغط.

بعد ضغط البيانات وتطوير عدة نماذج، بدأوا في إجراء الاختبارات. في النهاية، وجدوا نموذجًا لاستخدامه على هرمس الصغير.

كان هرمس الصغير يمكن التحكم فيه من خلال السترة، وراموس كان يشعر بحركات الروبوت. واحدة من الاختبارات تضمنت هرمس الصغير الذي تم ضربه بمطرقة، وراموس شعر بالسترة تتحرك في الاتجاه الذي تحركه الروبوت. عندما مقاوم راموس الحركة، اتبع الروبوت، مما سمح له بالحفاظ على توازنه وتجنب السقوط.

يتوقع كيم وراموس مواصلة العمل على تطوير روبوت بشري كامل الجسم. يأملون أن يكون قادرًا يومًا ما على العمل في منطقة كوارث، مما يساعد في مهام الإنقاذ.

“الآن يمكننا فتح أبواب ثقيلة أو رفع أو رمي أشياء ثقيلة، مع تواصل توازن مناسب،” يقول كيم.