ماموریت‌های غیرممکن در دنیای ربات‌ها

در کنفرانس بین‌المللی رباتیک و مکاترونیک (ICRoM) که پنجمین دوره آن از دوم تا چهارم آبان 96 در دانشگاه صنعتی امیرکبیر برگزار شد، علاوه بر تبادل دانش روز،‌ نمایشگاهی از ایده‌های خلاقانه این حوزه برقرار بود. در این نمایشگاه دانشجویان و محققان علاقه‌مند به حوزه رباتیک و مکاترونیک این فرصت را داشتند تا ایده‌های خلاقانه خود را در معرض نمایش بگذارند و به تبادل دانش و فناوری در این حوزه بپردازند.

مسیری برای تبادل دانش

دکتر سیدعلی‌اکبر موسویان، استاد دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی و بنیانگذار قطب رباتیک و کنترل در این دانشگاه و که مسئول کمیته راهبردی برگزاری کنفرانس رباتیک و مکاترونیک است، درباره اهمیت برگزاری چنین کنفرانس‌هایی در سطح بین‌المللی به جام‌جم می‌گوید: برگزاری چنین کنفرانس‌هایی ویترین ارائه مقالات و دستاوردهای پژوهشی کشور است و باید خود ما به آن توجه کنیم، بسیاری از محققان و پژوهشگران این ویترین را می‌بینند و به آن اهمیت می‌دهند. وقتی مقالات این کنفرانس در وبگاه‌های معتبر قرار می‌گیرد، در دنیا به آن توجه می‌شود و این همان تبادل دانش است.

دکتر موسویان درباره شیوه استفاده از این دانش در فناوری‌های روز دنیا ادامه می‌دهد: در واقع زیرساخت فناوری در بخش دانش آماده می‌شود، اما نیاز به سرمایه‌گذاری است تا این دانش به فناوری تبدیل شود. در حوزه دانش، محققان ایرانی چه داخل ایران و چه خارج از ایران سرآمد هستند و مقالات آنها فراوان به چشم می‌خورد. اما تبدیل این دانش به فناوری به شناسایی فرصت‌ها و سرمایه‌گذاری در این زمینه نیاز دارد. در جایی مثل نمایشگاه خلاقیت، طرح‌های برگزیده فرصت ارائه ایده‌های خود را دارند تا صنعت روی ایده‌ای که به آن نیاز دارد سرمایه‌گذاری کند و این ایده به فناوری تبدیل شود. سرمایه‌گذاری روی ایده‌های خلاقانه باعث می‌شود هم به نیازهای صنعت داخل کشور پاسخ داده شود و هم کشور امکان صادرات داشته باشد.

وی تصریح می‌کند: کارهای ارزنده‌ای که در راستای توسعه علمی انجام می‌شود نیاز به سرمایه‌گذاری برای فناوری شدن دارد. چالش ما پلی است که از دانش توسعه‌یافته ایجاد شده و به سمت محصول تولیدی که همان فناوری است، زده می‌شود.

ربات‌های پرنده برای هرس درختان

کاربرد پرنده‌های بدون سرنشین بخصوص مولتی روتورها روز به روز در جهان در حال گسترش است. همین چند روز پیش بود که خبر بهره‌برداری تاکسی پرنده در دبی بر سر زبان‌ها افتاد و پژوهشگران همچنان به دنبال بهره‌برداری از این فناوری در خدمات و صنایع مختلف هستند.

وقتی درختان اطراف خطوط انتقال برق رشد می‌کنند، هرس کردن آنها ناایمن و پرهزینه است و معمولا انسان این کار را به صورت دستی انجام می‌دهد و هزینه زیادی هم دارد. در این خصوص دانشجویان دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران (پردیس ابوریحان)، سیستم ربات پرنده مولتی‌روتری را طراحی کردند که به صورت خودکار شاخه‌های اطراف خطوط کابل‌های برق را هرس کند و در نهایت عملیات با هزینه کمتر انجام شود. طراحی و ساخت این ربات انعطاف‌پذیر است و اکنون با هشت روتر ساخته شده تا قدرت سیستم بیشتر شود. سیستم اره این دستگاه که در حال حاضر کنترل سختی دارد نیز در آینده به شکل بازوی رباتیک طراحی می‌شود تا به‌آسانی قابل هدایت و برنامه‌ریزی باشد.

نقش خلاقیت در کنار توسعه علمی

کنفرانس ایکرام برای پنجمین بار با موضوع رباتیک و مکاترونیک در ایران به صورت بین‌المللی و با حضور مهمانان خارجی و مقالاتی که از سراسر دنیا برای این کنفرانس فرستاده شده است، برگزار می‌شود. دکتر ایمان شریفی، دکتری مهندسی برق و رئیس تیم دانشجویی کنفرانس ایکرام، درباره محورهای این کنفرانس به جام‌جم می‌گوید: در این کنفرانس 180 مقاله تخصصی دریافت شده، حدود صد مقاله پذیرفته و در نهایت بیش از نیمی از آنها به صورت پوستر و حدود 40 مقاله برای ارائه شفاهی انتخاب شده است. کمیته خلاقیت نیز همزمان با این کنفرانس با حضور دانش‌آموزان، دانشجویان و استادان دانشگاه برگزار می‌شود و طر‌ح‌ها و ایده‌های نوآورانه پس از ارزیابی اولیه امکان حضور در نمایشگاه را پیدا می‌کنند. همچنین در برگزاری کنفرانس غرفه‌ها مجدد ارزیابی می‌شود و به برندگان جایزه و گواهی تعلق می‌گیرد.

دکتر شریفی با اشاره به این که در این غرفه‌ها بیش از هر چیز از خلاقیت‌هایی که در زمینه رباتیک در تعامل با اجتماع و انسان می‌تواند وجود داشته باشد، استقبال شده است، با ذکر مثالی می‌افزاید: برای نمونه ربات‌های صنعتی در کارخانه‌ها مثل اپراتور می‌توانند جسمی را با سرعت زیاد جابه‌جا کنند و برای انتقال اجسام سنگین از نقطه‌ای به نقطه دیگر کاربرد دارند. ربات‌های کمک‌درمانی برای اطفال، ربات‌های پرنده برای شست وشوی مَقَرّه‌های برق و دیگر ربات‌هایی که با توانایی حرکت روی زمین برای شناسایی و جست وجوی اجسام به کار می‌روند، نمونه کارهای ارائه شده در این نمایشگاه هستند. در مجموع می‌توان گفت محققان و دانشجویان شرکت‌کننده در این نمایشگاه، ربات‌هایی در هر زمینه‌ای که بتوانند به انسان کمک کنند، طراحی کرده‌اند.

نمایشگاهی از ایده‌های خلاقانه رباتیک

دکتر پیام زرافشان، استادیار دانشگاه تهران و مسئول نمایشگاه خلاقیت، درباره طرح‌های خلاقانه ارائه شده در نمایشگاه خلاقیت به جام‌جم می‌گوید: این چهارمین سالی است که نمایشگاه خلاقیت در کنار کنفرانس ایکرام برگزار می‌شود. اولین سال این نمایشگاه به ربات‌های خدمت‌رسان اختصاص داشت، اما اکنون محدودیتی از نظر سن شرکت‌کنندگان و موضوع ایده‌پردازی وجود ندارد. امسال حدود 50 تیم در نمایشگاه خلاقیت شرکت کردند. این تیم‌ها ایده خلاقانه‌ای داشتند و ربات‌هایی را طراحی کرده و ساختند و با ارسال یک گزارش فنی از کار خود، 29 تیم برای شرکت در نمایشگاه انتخاب شدند. مرحله بعدی داوری حضوری انجام می‌شود و داوران عملکرد ربات را در غرفه‌ها بررسی می‌کنند. البته بعضی ربات‌ها غیرقابل جابه‌جایی هستند و شرکت‌کنندگان به توضیح روش کار خود می‌پردازند. خلاقیت، تجاری‌سازی، عملکرد، نحوه ارائه و مقالاتی که از طرح تهیه شده است، ملاک‌های انتخاب ایده‌های برتر این نمایشگاه است.

ربات‌های پایه متحرک، ربات‌های پادار و چرخدار، ربات‌های هوایی و شناور در آب، ربات‌های جراح و صنعتی و انواع ماژول‌هایی که در یک سیستم رباتیک و مکاترونیک استفاده می‌شود از جمله ربات‌های شرکت‌کننده در این نمایشگاه با کاربردهای متفاوت و خلاقانه است.

ربات پرنده شست‌وشوی مقره‌های برق

با توجه به بحران قطع برق ناشی از افزایش ریزگردها که سال گذشته در خوزستان اتفاق افتاد، تعمیر و نگهداری خطوط انتقال برق، بخصوص در مناطق جنوبی کشور که توفان گرد و غبار رخ می‌دهد، فعالیتی بسیار وقتگیر و مهم است. وقتی گرد و غبار روی مقره‌های برق عایق این خطوط می‌نشیند، خاصیت عایق از بین می‌رود و مقره رسانا می‌شود. در نهایت این اتفاق باعث افت ولتاژ و قطع شبکه برق می‌شود. به همین دلیل لازم است مقره‌های روی دکل‌ها هر از گاهی با توجه به شرایط جغرافیایی منطقه شسته شود. این فرآیند در حال حاضر به صورت کاملا دستی انجام می‌شود و جان افراد را تهدید می‌کند.

محققان و دانشجویان دانشکده برق دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی با این ایده که پرنده‌های مولتی روتور در برابر اغتشاشات خارجی بسیار مقاوم هستند، پرنده مولتی روتور هشت ملخه ساختار کوادروتور را برای شست‌وشوی مقره‌های برق انتخاب کردند. اما این پرنده‌ها به دلیل موتورهایی که در آنها استفاده می‌شود توان بالایی دارند و تامین توان مصرفی از عهده یک باتری خارج است. یک باتری می‌تواند انرژی مورد نیاز برای 40 دقیقه پرواز را تامین کند که برای انجام این پروژه زمان کمی است و بازدهی بالایی نخواهد داشت. از طرف دیگر برای شست وشوی مقره‌ها نیاز به مخزن آبی روی ربات‌های پرنده است که پیشنهاد این گروه انتقال آب از پایگاه زمینی به کمک یک شیلنگ است. جغرافیای کشور ما به شکلی است که امکان قرارگیری یک خودرو پایین دکل معمولا وجود دارد و مخزن آب و پمپ فشار قوی برای انتقال آب می‌تواند آنجا قرار داشته باشد. روی بازوی ربات نیز دستگاهی برای پاشش آب قرار داده می‌شود. در نهایت یک کاربر پرنده را کنترل می‌کند و کاربر دوم به کمک دوربین روی ربات، نشانه‌گیری پاشش آب را انجام می‌دهد و عملیات پاشش آغاز می‌شود. البته اعضای این گروه در تلاش هستند در فاز بعدی به سمت هوشمندسازی این فرآیندها و عدم نیاز به کاربر نیز پیش روند. این سیستم به طور کلی می‌تواند برای شست‌وشوی نمای ساختمان هم استفاده شود.

ربات اجتماعی آموزش زبان اشاره

ربات‌های اجتماعی در چند سال اخیر وارد حوزه درمان و آموزش شده‌اند و پژوهش‌ها نشان می‌دهد تاثیر این ربات‌ها روی آموزش و درمان زیاد است. کمک گرفتن از ربات برای درمان کودکان مبتلا به اوتیسم، ربات‌هایی که در بیمارستان‌ها به کار گرفته می‌شوند و ربات آموزش زبان اشاره یا زبان انگلیسی به کودکان از جمله کاربردهای چنین ربات‌هایی است.

ربات رسا، پلتفرم یک ربات اجتماعی است که هدف اصلی آن آموزش زبان اشاره به کودکان ناشنواست. این ربات برای آموزش زبان اشاره طراحی و ساخته شده و مشخصه منحصر به فرد آن نسبت به سایر ربات‌های اجتماعی، داشتن درجات آزادی بالاست. ربات رسا 32درجه آزادی عمل دارد و کمتر ربات تجاری یا آکادمیک این قابلیت را دارد. مهارت‌های این ربات همچنان می‌تواند بیشتر شود و در صورت داشتن مهارت‌های بیشتر به یک ربات اجتماعی کامل تبدیل می‌شود. هدف محققان آزمایشگاه رباتیک اجتماعی شناختی دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی شریف، این است که درصد تشخیص‌پذیری نشانه‌هایی که ربات می‌فرستد، برای کاربر تا جای ممکن افزایش پیدا کند.

ربات مرغ شهدخوار

ربات‌های الهام گرفته از طبیعت در سال‌های اخیر در سراسر جهان مورد توجه قرار گرفته است و شرکت‌های بزرگ روی این ربات‌ها سرمایه‌گذاری می‌کنند. دانشجویان دانشگاه‌های تهران، شهید بهشتی و دانشگاه آزاد واحد تهران جنوب، در یک همکاری مشترک روی ایده خلاقانه‌ای کار کردند که فناوری آن از طبیعت الهام گرفته است. این ربات از مرغ شهدخوار یا در اصطلاح عامیانه مرغ مگس (hummingbird) الهام گرفته است. ویژگی خاص این پرنده، توانایی ایستادن در یک نقطه روی هوا، توانایی پرواز در همه جهات و حرکت رو به عقب است و می‌توان گفت مانورپذیرترین پرنده دنیاست. در جهان فقط چند نمونه از این ربات با فناوری پیشرفته ساخته شده است. طراحی صفر تا صد این پرنده در داخل کشور انجام شده و دانش طراحی، ساخت، آنالیز آیرودینامیکی آن بومی شده است. این ربات بسیار سبک علاوه بر استحکام کافی بیومکانیکی، هم در فرکانس 120 هرتز که فرکانس بالایی برای پرواز است، بال می‌زند و هم بال‌ها کنترل‌پذیر هستند. وقتی بال‌ها کنترل‌پذیر باشند، قدرت مانورپذیری ربات زیاد می‌شود. به این ترتیب، دانش و فناوری ساخت این ربات به عنوان یکی از نمونه‌های موفق ربات الهام‌ گرفته شده از طبیعت به کشور ما راه پیدا کرده است.

سپیده شعرباف