دو مانع بزرگ برای داشتن ربات‌های چهارپا و همه‌فن حریف عدم سازگاری‌شان با اکوسیستم‌ها و قیمت گزاف‌شان بوده است، پژوهشگران موفق شدند که این مشکلات را حل کنند!
پژوهشگرانِ دانشکده علوم کامپیوتر کارنگی ملونِ دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، دستگاه رباتیکی طراحی کرده‌اند که به رباتی ارزان‌قیمت با پایه‌های نسبتاً کوچک امکان رفت و آمد از پله‌ها، رفتن از سطوح صخره‌ای، لغزنده، ناهموار، شیب دار و متنوع را مهیا می‌کند؛ حتّی پیمودنِ مسیرهایی در میان شکاف‌ها؛ سطوح سنگلاخ و تاریک نیز برای این ربات ممکن است.
بیشتر بخوانید: محققان در حال آماده سازی انسان برای زندگی در کنار ربات ها ؛ روابط اجتماعی بشر با ربات ها بررسی می‌شود
نسل جدید ربات‌های چهارپا و ارزان قیمت
دیپاک پاتاک (Deepak Pathak)، استادیار مؤسسه رباتیک گفت:
توانمندسازی ربات‌های کوچک برای رفت و آمد از پله‌ها و مدیریت محیط‌های گوناگون برای توسعه روبات‌های کاربردی خانگی و کاربردی در عملیات جستجو و نجات بسیار مهم خواهد بود. این سامانه رباتی قوی و سازگار ایجاد می‌کند که قادر است بسیاری از کارهای روزمره را انجام دهد.
گروه پاتاک، ربات را در شرایط گوناگونی قرار دادند؛ روی پله‌های ناهموار و تپه‌های پارک‌های عمومی، به بیانی آن را به چالش کشیدند تا از روی سنگ پله‌ها و سطوح لغزنده راه برود و همچنین دستور دادند که از پله‌هایی بالا برود که یک انسان باید با پرش از آنها عبور کند.
سامانه ربات به سرعت مانع را ردگیری کرده و خود را تطبیق می‌دهد و با تکیه بر چشم‌های الکترونیکی و چیپست کوچکی روی بُرد، بر چالش‌های پیش‌رو فائق می‌آید.
بیشتر بخوانید: ربات جدید آمازون با قابلیت تشخیص اشیا از طریق هوش مصنوعی رونمایی شد
چگونگی توسعه ربات‌های چهارپا و ارزان قیمتی که همه‌جا را فتح می‌کنند!
پژوهشگران این ربات را با 4000 کلون از آن، در محیط شبیه‌سازی آموزش دادند و در آنجا پیاده‌روی و بالا رفتن از زمین‌های صعب‌العبور را تمرین کردند.
پردازش و سرعت شبیه‌ساز به ربات اجازه داد تا در یک روز شش سال تجربه کسب کند. این شبیه‌ساز همچنین مهارت‌های حرکتی را که در طول برنامه‌های یادگیری ماشین آموخته بود، در شبکه‌ای عصبی ذخیره می‌کرد که در نهایت پژوهشگران رونوشت آن را روی ربات پیاده‌سازی کردند. چنین رویکردی نیازی به مهندسی مکانیکی و دستی در حرکات ربات نداشت – که به معنایی برخلاف روشهای سنتی بوده است.
اکثر سیستم‌های رباتیک از دوربین‌ها برای ایجاد نقشه‌ای از محیط پیرامون خود استفاده کرده و از آن نقشه برای برنامه‌ریزی حرکات پیش از اجرای آنها استفاده می‌کنند؛ چنین فرآیندی هم کند است و هم اغلب به دلیل پیچیدگی محیطی، عدم دقت، یا ادراک نادرست در مرحله نقشه برداری که بر برنامه‌ریزی و حرکات بعدی تأثیر می‌گذارد، دچار تزلزل می‌شود.
می‌دانیم که نقشه‌برداری و برنامه‌ریزی در سامانه‌های متمرکز بر کنترل سطح بالا مفید هستند، اما همیشه برای الزامات پویایی مهارت‌های سطح پایین مانند راه رفتن یا دویدن در زمین‌های صعب‌العبور مناسب نیستند.
سامانه جدید مراحل نقشه‌برداری و برنامه‌ریزی را دور زده و مستقیما ورودی‌های بخش دیداری را به سمت مرکز کنترل ربات هدایت می‌کند. در واقع امر، نحوه حرکت ربات را آنچه که دیده است رقم می‌زند. جالب است بدانید که حتّی پژوهشگران نحوه حرکت پایه‌ها را مشخص نکرده‌اند. این تکنیک به ربات اجازه می‌دهد تا به سرعت به زمین های روبرو واکنش نشان دهد و به طور موثر در آن حرکت کند.
فرق میان روشهای سنتی و مدرن
از آنجایی که هیچ نقشه‌برداری یا برنامه‌ریزی‌ای وجود ندارد، حرکات با استفاده از یادگیری ماشین آموزش داده می‌شوند، بنابراین توسعه رباتیکِ این ربات کم هزینه خواهد بود. مثلاً ربات مورد استفاده این گروه، حداقل 25 برابر ارزان‌تر از جایگزین های موجود بود. الگوریتم توسعه یافته این پتانسیل را دارد که ربات‌های کم‌هزینه را به‌طور گسترده‌تری در دسترس قرار دهد. دانشجوی دکتری آنانی آگاروال (Ananye Agarwal) می‌گوید:
«این سامانه به طور مستقیم از قوه دیداری و بازخورد بدنمند به عنوان ورودی برای خروجی دستورات به موتورهای ربات استفاده می‌کند.»
این دانشجوی یادگیری ماشین دانشگاه کارنگی ادامه داد:
«این تکنیک به سیستم اجازه می‌دهد تا در دنیای واقعی بسیار قوی باشد که اگر روی پله‌ها بلغزد، بتواند فی‌الفور بهبود یابد و با سازگاری بی‌درنگ پا به محیط‌های ناشناخته بگذارد.»
طبیعتْ الهام‌بخش پژوهشگران برای توسعه ربات‌های چهارپا و جست و جوگر
این ویژگی بینایی مستقیم و بی‌درنگ از زیست‌شناسی الهام گرفته شده است. انسان‌ها و حیواناتِ دیگر از بینایی برای حرکت استفاده می‌کنند. اگر باور ندارید دویدن یا حفظ تعادل را با چشمان بسته امتحان کنید!
پژوهش‌های پیشین این گروه نشان داده بود که ربات‌های نابینا- روبات‌های بدون دوربین- می‌توانند زمین‌های صعب‌العبور را فتح کنند، امّا افزودنِ بینایی و تکیه بر دید آن، سیستم را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد.
این گروه برای سایر عناصر سیستم نیز به طبیعت پیرامون خود نگاه کرد. برای رباتی کوچک – در این مورد کمتر از یک فوت قد (۳۰ سانتی متر) – که بتواند از پله‌ها بالا برود و یا از موانع تقریباً هم ارتفاع خودش عبور کند، یاد گرفت که از حرکات انسان برای عبور از موانع بلند استفاده کند؛ به این معنی‌که هنگامی که انسان مجبور است پای خود را بالا ببرد تا از یک تپه یا مانع گذر کند، انسان‌ها برای این کار، از لگن خود استفاده می‌کنند تا پای خودشان را به سمت بیرون بکشند که به آن ربایش و اداکشن نیز گفته می‌شود.
سیستم رباتیکی که گروه پاتوک طراحی کرده، همین کار را انجام می‌دهد و از ربایش لگن برای مقابله با موانعی استفاده می‌کند که برخی از پیشرفته‌ترین سامانه‌های رباتیک راز انجام آن عاجزند!
بیشتر بخوانید: پیش بینی سلیقه غذایی مشتریان با ربات Jasper
تقلید از حیوانات چهارپا برای توسعه ربات‌هایی ارزان قیمت
حرکت پاهای عقب توسط حیوانات چهار پا نیز الهام بخش گروه بود. هنگامی که گربه از موانع عبور می‌کند، پاهای عقب او از پاهای جلویی خود بدون بهره‌‌گیری از قوه بینایی دوری می‌کند. پاتاک گفت: «حیوانات چهار پا حافظه‌ای دارند که پاهای عقبی آنها را قادر می‌سازد تا پاهای جلویی را ردیابی کنند. سیستم ما نیز به روشی مشابه کار می‌کند».
حافظه داخلی این سیستم به پاهای عقب این امکان را می‌دهد تا آنچه را که دوربین جلویی دیده است به خاطر بسپارند و برای جلوگیری از برخورد به موانع مانور دهند. ـــ آشیش کومار.
دانشجوی دکتری آشیش کومار (Ashish Kumar) گفت:
«از آنجایی که هیچ نقشه و برنامه‌ریزی وجود ندارد، سیستم ما زمین و نحوه حرکت پای جلو را به خاطر می‌آورد و آن را برای پای عقب ترجمه می‌کند، این کار را سریع و بدون نقص انجام می‌دهد.»
این پژوهش می‌تواند گام بزرگی در جهت حل چالش‌های موجود پیش روی ربات‌های چهارپا و سازگار باشد.
بیشتر بخوانید:
- ربات انسان نمای اپتیموس تسلا معرفی شد
- ربات Morningstar Robot S1 لنوو معرفی شد
- ربات خانگی Miko 3 ؛ دوست و اسباب‌بازی هوشمند برای کودکان! [+ویدیو]
دیدگاه شما درباره ربات‌های چهارپا در دانشگاه کارنگی چیست؟ لطفا نظرات خود را در بخش کامنت‌ها با تکراتو در میان بگذارید و اخبار تکنولوژی را با ما دنبال کنید.
منبع: ScsCmu
