باحثون يطورون هياكل عظمية روبوتية ذاتية المشي

يعمل باحثو الروبوتات في جامعة واترلو على واحدة من التطورات الكبيرة القادمة في مجال الروبوتات: الهياكل العظمية الروبوتية ذاتية المشي. تتضمن التكنولوجيا الجديدة، التي تشمل الأطراف الاصطناعية، القدرة على التفكير والحركة بنفسها من خلال استخدام الذكاء الاصطناعي (AI).

تعتمد الأنظمة المطورة حديثًا على مزيج من الذكاء الاصطناعي والرؤية الحاسوبية لمحاكاة طريقة مشي الناس من خلال ملاحظة البيئة وتعديل الحركات.

نشر البحث في مجلة IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics. كان جزءًا من سلسلة أطروحة أطول، وكان بعنوان “محاكاة ميكانيكا الجلوس من وضع الوقوف للهياكل العظمية الروبوتية والأطراف الاصطناعية مع إعادة توليد الطاقة”.

بروكوسلاو لاشوفسكي هو مرشح دكتوراه في هندسة التصميم النظم. وهي حاليًا تقود مشروع البحث، ExoNet، في الجامعة.

“نحن نمنح الهياكل العظمية الروبوتية الرؤية حتى تتمكن من التحكم في نفسها”، قال لاشوفسكي.

على الرغم من وجود ساقين هيكليين يتحكمان بواسطة المحركات، إلا أنهما ليسا مثاليين نظرًا للتحكم اليدوي المطلوب من المستخدمين من خلال تطبيقات الهاتف الذكي أو أجهزة التحكم.

“يمكن أن يكون ذلك غير مريح ومطالبًا إدراكيًا”، قال لاشوفسكي. “كل مرة تريد فيها أداء نشاط حركي جديد، عليك أن تتوقف، وتخرج هاتفك الذكي، وحدد الوضع المطلوب”.

الذكاء الاصطناعي والكاميرات القابلة للارتداء

为了 تحسين هذا النظام وتجاوز بعض تلك القيود، قام فريق البحث بتركيب هياكل عظمية على المستخدمين واستخدام كاميرات قابلة للارتداء. كما قاموا بتحسين برنامج الذكاء الاصطناعي الحاسوبي حتى يمكن معالجة الإشارة الفيديو بفعالية ودقة، مع التعرف على العقبات مثل الدرج والأبواب والجوانب المختلفة للبيئة.

سيبحث فريق البحث الآن في إرسال تعليمات إلى المحركات، مما يسمح للهياكل العظمية الروبوتية أن تصبح أكثر إثارة. بمجرد تحقيق ذلك، سيكونون قادرين على الصعود على الدرج وتجنب العقبات المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، سيكونون قادرين على تحليل حركة المستخدم الحالية، جنبًا إلى جنب مع التضاريس القادمة، من أجل اتخاذ الإجراءات المناسبة.

لاشوفسكي يُشرف عليها جون ماكفي، أستاذ هندسة وكرسي أبحاث كندا في ديناميكيات الأنظمة البيوميكانيكية.

“منهجنا للتحكم لن يتطلب بالضرورة التفكير البشري”، قال لاشوفسكي. “مثل السيارات ذاتية القيادة التي تقود نفسها، نحن نصمم هياكل عظمية وآلات اصطناعية ذاتية المشي تمشي بنفسها”.

أحد أهداف الباحثين الآخر هو تحسين كفاءة الطاقة لمحركات الهياكل العظمية الروبوتية من خلال استخدام بطاريات شحن ذاتي بواسطة حركة الإنسان.

تطوير الهياكل العظمية

العمل الجديد القادم من فريق البحث يأخذ تطوير الهياكل العظمية إلى الخطوة التالية. خلال السنوات القليلة الماضية، كانت هناك تقدمات مختلفة في هذا المجال. على سبيل المثال، أعلنت هوندا في عام 2019 أنها تطور هياكل عظمية لتعزيز قوة الإنسان. وفي الوقت نفسه، استُخدمت هياكل عظمية في اليابان لمساعدة الناس على الاستمرار في العمل مع تقدمهم في العمر.

然而، الهياكل العظمية الروبوتية ذاتية المشي أكثر صعوبة في تحقيقها، مما يجعل هذا التطور الجديد مثيرًا ومقدمًا قيمة.