ایرنا/پژوهشگران دانشگاه جورجیا تِک روش جدیدی ابداع کرده‌اند که به ربات‌های دو پا اجازه می‌دهد هنگام از دست‌دادن تعادل، خودشان را نجات دهند و زمین نخورند.

ربات‌های دوپا می‌توانند روی سطوح ناهموار راه بروند، تجهیزات جابه‌جا کنند یا روی کِشتی تعمیرات انجام دهند؛ اما مشکل اینجاست: همین که پا دارند، ممکن است زمین بخورند.

ربات‌های دو پا به دلیل توانایی حرکت در محیط‌های ناهموار بسیار کاربردی هستند، اما شرایط ناپایدار و پیش‌بینی‌ناپذیر احتمال زمین‌خوردن آن‌ها را افزایش می‌دهد. تاکنون تحقیقات کمی روی این موضوع انجام شده بود که ربات وقتی تعادلش را از دست می‌دهد (مثلاً در یک پیچ ناگهانی) چطور می‌تواند خود را بازیابی کند.

گروه پژوهشی به سرپرستی یه ژائو (Ye Zhao) و ژائویوان گو (Zhaoyuan Gu) از آزمایشگاه ربات‌های هوشمند جورجیا تِک، سامانه جدیدی طراحی کرده‌اند که به ربات‌ها امکان می‌دهد در لحظه تصمیم بگیرند و خود را از زمین‌خوردن نجات دهند. این سامانه به ربات اجازه می‌دهد بدون دخالت انسان، در برابر موانع ناگهانی واکنش نشان دهد و خود را از زمین‌خوردن نجات دهد.

روشی با قوانین مشخص

در مقاله‌ای که در مجله IEEE Transactions on Robotics منتشر شده، پژوهشگران یک روش نوآورانه توصیف کرده‌اند که به ربات‌ها مجموعه‌ای از قوانین مشخص برای واکنش به تغییرات مسیر می‌دهد. این قوانین به ربات کمک می‌کند سریع‌تر تصمیم بگیرد و گام‌های مطمئن‌تری بردارد.

وقتی ربات تشخیص دهد برنامه فعلی‌اش نمی‌تواند پایداری را حفظ کند، با استفاده از این قوانین چند گام بعدی را تنظیم می‌کند تا بتواند با ایمنی به حرکت ادامه دهد. در آزمایش‌های قبلی که این سامانه وجود نداشت، ربات‌های دو پا در یافتن راه‌حل برای پایداری مشکل داشتند و مدام زمین می‌خوردند.

آزمایش با ربات کَسی

پژوهشگران این سامانه را روی ربات دوپایی به نام کَسی (Cassie) پیاده‌سازی کردند. آزمایش‌ها در مرکز پیشرفته توان‌بخشی جورجیا تِک روی تردمیلی انجام شد که می‌تواند در جهات مختلف حرکت کند. برای سخت‌ترکردن شرایط، از سامانه ضربه‌زننده‌ای به نام بامپ‌اِم (BumpEm) استفاده کردند که ضرباتی قوی‌تر به ربات وارد می‌کند.

نتایج چشمگیر

آزمایش‌ها نشان داد که سامانه جدید در مقایسه با روش‌های پیشین، عملکرد بهتری دارد:

تصمیم‌گیری سریع‌تر؛

اطمینان بیشتر؛

جلوگیری بهتر از برخورد با موانع.

توانایی راه‌رفتن روی سطوح متحرک و متنوع

یه ژائو می‌گوید: نتایجی که از این طرح گرفتیم بسیار چشمگیر است. این جامع‌ترین و گسترده‌ترین نتایجی است که تاکنون از آزمایش‌های عملی منتشر کرده‌ایم.

اما نتایج بی‌نقص نبود. ربات در مسیرهای سرازیری که مجبور بود گام‌های بلندتر یا نامتعارف‌تری بردارد که خطر زمین‌خوردن را افزایش می‌دادند، عملکرد ضعیف‌تری نشان داد. تنها زمانی که ربات نتوانست خود را نجات دهد، در شرایطی بود که مجبور شد گامی بسیار بلند و ضربدری بردارد. این حرکت به دلیل فضای محدود تردمیل ممکن نبود و ربات تعادلش را از دست داد.

افزایش ۸۱ درصدی توانایی حفظ تعادل

به طور کلی، سامانه جدید، توانایی ربات را برای بازگشت به حالت پایدار ۸۱ درصد افزایش داد. پژوهشگران تأکید می‌کنند که پایداری ربات‌های دوپا نیاز به تحقیقات بیشتری دارد. اگر قرار است این ربات‌ها به طور کامل وارد جامعه شوند، باید کاملاً مطمئن و بی‌خطا باشند.

ژائو می‌گوید: این مقاله می‌تواند پایه‌ای برای ادامه کار روی ربات‌هایی که راه می‌روند، باشد. کار ما ممکن است الهام‌بخش تحقیقات بیشتری شود که از این روش تقلید کنند یا از آن یاد بگیرند.

قدم‌های بعدی

روش‌های دیگر برای بازیابی تعادل هنوز آزمایش نشده‌اند؛ برای مثال، انسان‌ها هنگام ناپایداری اغلب می‌پرند. شبیه‌سازی این رفتار با ربات‌های دو پا می‌تواند گام بعدی این گروه پژوهشی باشد.

هدف نهایی، استفاده از ربات‌های خودران دو پا در محیط‌های دریایی است که تعمیر و نگهداری کشتی‌ها نیاز به کارهای سخت و پرخطر دارد. این طرح با حمایت دفتر تحقیقات دریایی در آرلینگتون ویرجینیا، قرار است در دریا نیز آزمایش شود.

ژائویوان گو می‌گوید: ربات‌های انسان‌نما به خانه‌ها، کارخانه‌ها و صنعت حمل‌ونقل می‌آیند. آن‌ها در خیابان‌ها ظاهر خواهند شد. این بسیار هیجان‌انگیز است.

مهندسان رباتیک نه‌تنها طراحی مکانیکی ربات‌ها، بلکه الگوریتم‌ها (روش‌های محاسباتی برای تصمیم‌گیری)، هوش و مغز آن‌ها را نیز در نظر می‌گیرند. توانایی تعامل ایمن و منظم با این ربات‌ها نیازمند همین کارهای بنیادی است.

نکته پایانی

ربات‌های دو پا روزی در خیابان‌ها راه می‌روند، در خانه‌ها و در کارخانه‌ها فعالیت می‌کنند؛ اما قبل از آن، باید یاد بگیرند که مثل ما زمین نخورند و اگر خوردند، بلند شوند؛ این طرح گامی بلند در همان مسیر است.