رباتی ساده که در حرکات دست از انسان جلو زد

پژوهشگران رباتی جدید با نام BioflexBot طراحی کرده‌اند که برخلاف بسیاری از دست‌های رباتیک پیچیده با ساختاری ساده و تنها دو ورودی پنوماتیکی می‌تواند برخی حرکات اصلی دست انسان مانند نیشگون گرفتن، چرخاندن، قلاب کردن و گرفتن اشیا را انجام دهد و حتی در برخی از این حرکات از توانایی دست انسان فراتر برود.

به گزارش گروه ترجمه خبرگزاری برنا به نقل از تک اکسپلور، دست انسان یکی از پیچیده‌ترین و انعطاف‌پذیرترین سازوکار‌های طبیعی است و دانشمندان سال‌ها تلاش کرده‌اند ویژگی‌های آن را در ربات‌ها بازسازی کنند. این رویکرد معمولا به ساخت ربات‌هایی با ساختار‌های پیچیده، قطعات متعدد و سامانه‌های کنترلی دشوار منجر شده است.

اکنون پژوهشی که در مجله Advanced Science منتشر شده رویکرد متفاوتی را پیشنهاد می‌کند. پژوهشگران به‌جای تقلید دقیق از آناتومی دست انسان تلاش کرده‌اند تنها حرکات بنیادی و عملکرد‌های اصلی دست را بازسازی کنند. نتیجه این رویکرد BioflexBot است؛ رباتی که با وجود طراحی ساده، دامنه حرکتی و توانایی انجام برخی حرکات ظریف و پیچیده را دارد.

ساختار ساده با قابلیت‌های گسترده

BioflexBot برخلاف دست‌های رباتیک متداول، از ساختاری مشابه اسکلت پیچیده دست انسان استفاده نمی‌کند. این ربات از یک فنر مارپیچی، پوسته محدودکننده و یک سامانه پنوماتیکی ساده تشکیل شده است. حرکت مکانیکی آن نیز با استفاده از هوای فشرده کنترل می‌شود.

پژوهشگران این ساختار را برای دستیابی به دقت بالا و دامنه حرکتی گسترده بهینه کرده‌اند. BioflexBot تنها با دو ورودی پنوماتیکی قادر است چهار حرکت اصلی را انجام دهد: گرفتن به شکل نیشگون، چرخاندن، قلاب کردن و گرفتن اشیا.

پژوهشگران برای بررسی عملکرد BioflexBot مجموعه‌ای از آزمایش‌ها را انجام دادند تا مشخص شود این ربات تا چه اندازه می‌تواند حرکات پایه دست انسان را بازسازی کند.

در آزمایش مربوط به حرکت نیشگون گرفتن، ربات توانست یک سوزن طب سوزنی را دستکاری کند و همچنین با استفاده از یک پیپت مایع را با موفقیت جابه‌جا کند. این توانایی‌ها نشان می‌دهد چنین ساختاری می‌تواند برای انجام فعالیت‌های ظریف در محیط‌هایی مانند آزمایشگاه‌ها یا مراکز درمانی کاربرد داشته باشد.

BioflexBot همچنین در آزمایش چرخاندن، عملکرد قابل توجهی نشان داد. این ربات توانست یک درِ بطری را تقریبا. چهار برابر بیشتر از دست انسان بچرخاند‌

در آزمایش دیگری ربات توانست اجسامی مانند جعبه ابزار و عینک را به شکل قلاب‌شده نگه دارد. همچنین مشخص شد که BioflexBot می‌تواند اشیایی با اندازه‌های مختلف را به‌طور ایمن در دست بگیرد، به‌گونه‌ای که حداکثر اندازه شیء قابل گرفتن تقریبا ۱۳ برابر بیشتر از سامانه‌های مشابه گزارش شد.

دامنه کشش بیشتر از دست انسان

یکی از ویژگی‌های قابل توجه BioflexBot، دامنه کشش و انقباض آن است. بر اساس نتایج این پژوهش این ربات می‌تواند ۳.۵ برابر بیشتر از دست انسان کشیده و جمع شود.

این قابلیت باعث می‌شود ربات بتواند اشیای پیچیده را بگیرد، به نقاط دورتر دسترسی پیدا کند، اشیا را در فضا‌های محدود جابه‌جا کند و چندین شیء را به‌صورت متوالی منتقل کند.

پژوهشگران برای نشان دادن کاربرد‌های بالقوه این فناوری سه سناریو را آزمایش کردند: بازرسی پره‌های موتور هواپیما، انجام وظایف روزمره در تعامل با یک ربات انسان‌نما و اجرای یک آزمایش شیمیایی.

تمرکز بر عملکرد، نه تقلید از شکل انسان

پژوهشگران معتقدند نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که یک طراحی ساده می‌تواند بدون نیاز به ساختار‌های پیچیده دست انسان به سطح بالایی از چابکی و مهارت دست یابد و در عین حال هزینه سخت‌افزار و سامانه کنترل را کاهش دهد.

یینگتیان لی، نویسنده ارشد این پژوهش از دانشگاه چینی هنگ‌کنگ شنژن، گفت: با بهره‌گیری از هوش ساختاری و فیزیکی تلاش کردیم طراحی ساده‌ای ایجاد کنیم که هم قابلیت گرفتن اشیا در مقیاس‌های مختلف و هم توانایی انجام دستکاری‌های پیچیده شبیه انسان را داشته باشد.

یانگ یانگ، دیگر نویسنده ارشد پژوهش از دانشگاه اطلاعات و علوم فناوری نانجینگ نیز تاکید کرد: برخلاف بیشتر دست‌های رباتیک که شکل انسان را با هزینه بالای سخت‌افزار و کنترل بازسازی می‌کنند، رویکرد ما صرفا بر تقلید از عملکردها نه شکل تمرکز دارد.

پژوهشگران می‌گویند این طراحی می‌تواند با هزینه‌ای بسیار پایین، قابلیت‌های متنوعی را در اختیار سامانه‌های رباتیک قرار دهد و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد. در گام بعدی تیم پژوهش قصد دارد نمونه اولیه BioflexBot را به یک سامانه کاملا خودکار تبدیل کند.

انتهای پیام/