دنیای ربات های انسان نما(2)

قسمت اول

ربات‌ها سرفصل مهمی از ادبیات علمی ـ تخیلی را به خود اختصاص داده‌اند و نویسندگان آینده نگر آنها را به‌طور ذهنی در شرایط مختلفی قرار داده‌اند و به ماموریت‌های مختلف فرستاده‌اند و آنها را در برابر آزمون‌هایی سخت قرار داده‌اند و گاه برای آنها قوانینی مانند 3 قانون رباتیك ایزاك آسیموف طراحی كرده‌اند. این ایده‌های فانتزی چهره‌های درخشانی را در فرهنگ عامه مردم به وجود آورد شاید معروف‌ترین آنها دو ربات دوست داشتنی جنگ ستارگان به نام‌های R2D2 و C3PO باشند، كه یكی ربات كوتوله ولی بسیار كارآمد و دیگری ربات انسان‌نمای طلایی رنگ وراج و وفاداری بود كه قهرمانان این اپرای فضایی را در داستان پر كشش خود همراهی می‌كردند. ربات‌های سریT800 هم یكی از معروف ترین چهره‌های ربات‌های ویرانگر تاریخ به شمار می‌روند ربات‌هایی از آینده كه باید رهبر مقاومت نیروهای بشر در مقابل شبكه هوش مصنوعی اسكای نت را پیش از تولدش از بین می‌بردند و با بازی آرنولد شوارتزنگر در فیلم‌های ترمیناتور، به مردم معرفی شدند یا سایلون‌های انسان نمای مجموعه بتل استار گالاكتیكا كه در كنار نمونه‌های فلزی زمخت تر با انسان‌ها می‌جنگند و ده‌ها نمونه خاطره‌انگیز دیگر از نمونه‌های آشنای انسان نماهای تخیلی هستند.

ربات های انسان نما سیستم های دینامیکی خیلی پیچیده ای دارند که با محدودیت هایی در ارتباط است که شکل هندسی، سیستم محرک و سیستم کنترلی (کنترل ثبات و پایداری) آنها را با توجه به محیطی که باید در آن فعالیت کنند، تعیین میکند. کنترل ربات های انسان نما یک عمل چالش برانگیز است. امروزه هدف از ساخت این ربات ها نه تنها تعیین یک حرکت امکان پذیر برای ربات داده شده است بلکه هدف، پیدا کردن بهترین حرکت ممکن برای موقعیت داده شده می باشد. ملاک بهینه سازی به شرایط و محیط بستگی دارد، به عنوان مثال: سریع ترین، بلندترین، کارا ترین، نرم ترین یا طبیعی ترین حرکت (یعنی مشابه مدل حرکت انسان) مورد نظر است. در طی فرآیند طراحی، متغیرها میتوانند به روش بهینه انتخاب شوند. از طرف دیگر فرآیندهای بهینه سازی فقط به صورت آفلاین ظاهر نمیشوند (یعنی در فرآیند طراحی یک حرکت) بلکه به صورت آنلاین هم ظاهر میشوند (پرسش برای عکس العمل بهینه ی یک ربات در زمان اختلال)

تولید بهترین حرکت ممکن یا خط سیر مطلوب برای ربات های انسان نما دستاورد مشکلات موجود در زمینه ی کنترل بهینه است. مسائل کنترل بهینه، مسائل بهینه سازی شده ای هستند که معادلات دیفرانسیل را مورد بررسی قرار میدهند، مانند معادلات دینامیکی یک ربات. متغیرهای شناخته نشده ی مسائل کنترل بهینه، بردارهای n-بعدی ساده ای نیستند.

اساساً سه نگرش متفاوت به مسائل کنترل بهینه ی عددی وجود دارد:

1. روش هایی که بر اساس برنامه ریزی دینامیک هستند که به حل معادلات دیفرانسیل موسوم به "همیلتون- جیکوب- بلمن" نیاز دارند و مربوط به بعدهای فضاهای کوچک می باشند.

2. روش های غیر مستقیم که برای حل مسائلی به کار میرود که حل آنها برای مسائل کاربردی واقعی بسیار سخت است.

3. روش های مستقیم که مسائل کنترل بهینه را به مسائل برنامه ریزی غیر خطی تبدیل میکنند.

این سه روش مناسب ترین متدها برای حل مسائل کاربردی دنیای واقعی هستند.

ربات انسان نمای آسیمو

آسیمو (ASIMO) مخفف Advanced Step in Innovative Mobility (گامی بلند در نوآوری حرکت روبات‌ها)، پیشرفته‌ترین روبات انسان‌نما در دنیاست. با توجه به وب‌سایت آسیمو، این اولین روبات انسان‌نمای دنیاست که می‌تواند به طور مستقل حرکت کند و از پله بالا برود.

علاوه بر اینها آسیمو می‌تواند حرکات‌و دستورهای گفتاری از پیش برنامه‌ریزی شده را درک کند و صدا و چهره را تشخیص دهد. او دست و بازو دارد و می‌تواند با آنها کارهایی مانند زدن کلید روشن و خاموش، باز کردن در، حمل اشیا و هل دادن خودرو را انجام دهد.

به جای ساخت روباتی که یک اسباب‌بازی باشد، هوندا می‌خواست چیزی بسازد که به مردم کمک کند، روباتی که در کارهای خانه، نگهداری سالمندان یا اشخاصی که مجبور به استفاده از صندلی چرخدار یا تختخواب هستند یاریگر باشد. آسیمو 130 سانتی متر ارتفاع دارد، تقریبا برابر با قد فرد نشسته روی صندلی. این ویژگی به آسیمو اجازه می‌دهد کارها را بدون این که خیلی بزرگ و ترسناک به نظر بیاید، انجام دهد. آسیمو ظاهری دوستانه دارد و بیشتر به کودکی می ماند که لباس فضایی پوشیده است.

علاوه بر این، آسیمو می‌تواند کارهایی را که برای انسان خطرناک است انجام دهد؛ مانند رفتن به مناطق خطرناک، خنثی کردن بمب و مهار آتش‌سوزی.

کنترل و قدرت آسیمو

آسیمو روباتی خودکار نیست. او نمی‌تواند وارد یک اتاق شود و درباره چگونگی انجام کار خود تصمیم بگیرد. آسیمو یا باید از قبل درباره انجام کار خاصی در یک محیط خاص برنامه‌ریزی شده باشد یا به طور دستی توسط افراد کنترل شود.

3 راه برای کنترل آسیمو وجود دارد:

1ـ کنترل بی‌سیم

2ـ حرکات

3 ـ دستورات صوتی

با استفاده از فناوری بی‌سیم 802.11 و یک لپ‌تاپ یا یک رایانه، شما می‌‌توانید آسیمو را کنترل کنید و محیط اطراف را از طریق دوربین آن بخوبی ببینید. همچنین آسیمو از ارتباط خود با رایانه استفاده می‌کند تا به اینترنت دسترسی پیدا كند و اطلاعاتی مانند وضع هوا یا اخبار را برای شما دریافت کند.

با استفاده از دسته کنترل بی‌سیم آسیمو، شما می‌توانید آن را مانند یک ماشین کنترل از راه دور کنترل کنید. شما می‌توانید این روبات را به سمت جلو، عقب، پهلو یا مورب حرکت بدهید یا آن را دور خودش بچرخانید یا روی یک دایره بدوانید. حرکت دادن آسیمو با استفاده از دستگاه کنترل از راه دور به نظر چندان پیشرفته نمی‌آید؛ اما با این حال می تواند گام‌هایش را به طور خودکار تنظیم کند. اگر شما آسیمو را به سمت جلو برانید و او به سطح شیبداری برسد یا با موانع خاصی مواجه شود، می‌تواند طوری گام بردارد تا روی سطوح مختلف براحتی حرکت کند.

آسیمو می‌تواند به برخی حرکات و حالات بدن شما عکس‌العمل نشان دهد؛ برای مثال می‌توانید به نقطه خاصی که می‌خواهید آسیمو به آن سمت برود اشاره کنید، او دستور را اجرا خواهد کرد. اگر برای آسیمو دست تکان دهید او نیز برای پاسخ دست تکان می‌دهد. او حتی می‌تواند به شما دست بدهد.

آسیمو می‌تواند براحتی با استفاده از دستورات از پیش برنامه‌ریزی شده، بفهمد و اجرا کند. تعداد فرامینی که می‌توان در حافظه او ذخیره کرد نامحدود است. علاوه بر این شما می‌توانید صدای ثبت شده خود را در برنامه‌ریزی آسیمو قرار دهید تا تشخیص صدای شما برای او آسان تر شود.

علاوه بر دستورات صوتی که حرکت آسیمو را کنترل می‌کند، دستورات گفتاری هم هست که آسیمو می‌تواند آنها را به طور شفاهی جواب بدهد. این ویژگی‌ها امکان استفاده از آسیمو را به عنوان منشی، خوشامد‌گو و پاسخ دهنده سوالات فراهم می‌کند.

مانند بسیاری از فناوری‌های روباتیک، آسیمو از موتور سروو (servo motor) نیرو می‌گیرد؛ موتوری کوچک اما قدرتمند که میله‌ای گردان جهت حرکت دادن اندام و سطوح دارد تا آنها را در زاویه خاصی قرار دهد که کنترل کننده، فرمان داده است. این موتور تا چرخش بعدی این زاویه را حفظ می‌کند. برای مثال، یک سروو مفصل بازو روبات را کنترل می‌کند و آن را تا زمانی که نیاز به حرکت نباشد در زاویه مناسب قرار می‌دهد، سپس به کنترل حرکت بعدی آن می‌پردازد. 34 موتور سروو برای حرکت نیم‌تنه، بازوها، دست‌ها، پاها، قوزک پا و سایر قسمت‌های حرکتی در بدن آسیمو به کار رفته است.

این روبات معمولا مناسب با حمل اجسام، انرژی مصرف می‌کند. انرژی لازم آن با باتری قابل شارژ لیتیومی 51/8 ‌ولتی که یک بار شارژ آن یک ساعت کارکرد دارد، تامین می‌شود. این باتری در کوله پشتی آسیمو قرار دارد و حدود 13 پوند (6 کیلوگرم) وزن آن است. شارژ کامل باتری آسیمو 3 ساعت طول می‌کشد .در صورتی که به آسیمو برای مدت طولانی نیاز دارید، باید باتری دوم (و سوم) آن را هم شارژ کرد. کاربران می‌توانند باتری را با متصل کردن آسیمو به برق شارژ کنند یا کوله پشتی را جدا کرده و جداگانه به شارژ آن بپردازند.

  ادامه دارد...

منبع: jamejamonline- koantom* world-of-science*iranrd- royak-roboticclub