ربات ‌انسان ‌نمای ‌امروزی ‌ASIMO

رباتیک یا روبوتیک یک فناوری وابسته به ابزارهای مکانیکی است که توسط رایانه کنترل می‌شود. عموما از این ماشین‌های خودکار در خطوط مونتاژ کارخانه‌ها استفاده می‌شود. اگرچه در داستان‌های علمی  تخیلی همواره به عنوان آدم - ماشین‌های مطرح بوده‌اند که قابلیت انجام وظایف متعددی را برعهده دارند، اما در واقع دستگاه‌هایی که در کارخانه‌ها در فرآیند ساخت مشارکت دارند نیز نوعی ربات هستند که با کمک رایانه از قابلیت انجام کارهای محدودی برخوردار هستند. بعضی از ربات‌ها نیز ماشین‌های مکانیکی بسیار کوچکی هستند که کارهای اختصاصی مانند جوشکاری را انجام می‌دهند. حسگرهای یک ربات می‌توانند از واکنش‌های حسی برخوردار باشند و بتوانند اجسام را برداشته و بدون ایجاد هرگونه آسیبی، آنها را در جای خود قرار دهند.

ساده‌ترین ربات‌های سیار، نخستین‌بار برای رساندن نامه در ساختمان‌های اداری و جمع‌آوری و رساندن قطعات مورد نیاز در کارخانه‌ها مورد استفاده قرار گرفتند. ربات‌ها مانند رایانه‌ها قابلیت برنامه‌ریزی دارند و باتوجه به نوع برنامه‌ای که برای آنها در نظر گرفته می‌شود کارهای مختلفی انجام می‌دهند. علاوه بر این ربات‌ها برای انجام کارهای سخت و دشواری که برخی مواقع انسان‌ها از انجام آنها عاجز هستند و یا انجام‌دادن آن می‌تواند پیامدهای خطرناکی را به همراه داشته باشد مورد استفاده قرار می‌گیرند. اعمال ربات‌ها از طریق ریزپردازشگرها و ریز کنترل‌کننده‌ها بررسی می‌شود و به این ترتیب از طریق برنامه‌نویسی مناسب ربات‌ها می‌توانند عملی را که مورد انتظار است به درستی انجام دهند.

ربات‌های انسان‌نما نسل جدید ربات‌ها هستند که می‌توانند فعالیت‌هایی را مشابه انسان‌ها انجام دهند، حتی بعضی از این ربات‌ها می‌توانند در برابر شرایط مختلف از خود واکنش نشان دهند. اگرچه بسیاری از آنها در ظاهر ساده هستند اما ریزپردازنده‌هایی که در آنها وجود دارد شبیه به مغز انسان‌ کار می‌کند. به طور کلی یک ربات باید دارای حرکت و پویایی باشد و قابلیت برنامه‌ریزی برای انجام کارهای مختلف را داشته باشد و همچنین بتواند براساس برنامه‌ریزی انجام شده وظایف مختلفی را انجام دهد. باتوجه به پیشرفت‌های به دست آمده در ساخت ربات‌های انسان‌نما ممکن است در آینده‌ای نه‌چندان دور ربات‌ها بتوانند در انجام بسیاری از کارها جای انسان‌ها را بگیرند و یا حتی از جان انسان‌ها در مقابل خطرات محافظت نمایند.

الهام از طبیعت

اگر دقت کرده باشید متوجه خواهید شد که بسیاری از موفقیت‌های انسان‌ها در زمینه فناوری با الهام گرفتن از طبیعت و موجودات طبیعی ساخته شده‌اند. ساخت ربات‌ها نیز از این قاعده مستثنی نخواهد بود. در پای حیوانات مفاصلی وجود دارد که هنگام حرکت حیوان در جهات مختلف سبب حفظ تعادل می‌شود و اگر یکی از پاهای ربات در هوا قرار گیرد ربات متوقف می‌شود و ممکن است تعادل خود را از دست بدهد. حشرات به دلیل داشتن پاهای بیشتر و همچنین شکل ویژه پاها راحت‌تر از حیوانات چهار‌پا تعادل خود را حفظ می‌کنند و به همین علت اغلب ربات‌ها از ساختاری مشابه بدن حشرات برخوردار هستند. آنچه در ساخت ربات‌های انسان‌نما حائز اهمیت است، تعادل آن در هنگام راه‌رفتن است. ربات‌های دوپا از نظر ساختار فیزیکی شبیه انسان‌ها هستند و دست‌ها و پاها به صورت متقارن در دو طرف بدنه اصلی ربات قرار گرفته است. بنابراین می‌‌توان گفت ربات‌های انسان‌نما براساس مطالعه آناتومی بدن انسان طراحی شده‌اند و با توجه به این‌که انسان‌ها تکامل‌یافته‌ترین موجوداتی هستند که تاکنون خلق شده‌اند، بنابراین ربات‌های انسان‌نما نیز می‌توانند تکامل یافته‌ترین ربات‌ها باشند.

تاریخچه رباتیک

واژه ربات نخستین‌بار در سال 1920 توسط کاپک کرل (kapec kerel) داستان‌نویس اهل چک  و اسلواکی در یک نمایشنامه مورد استفاده قرار گرفت. این کلمه در اصل از کلمه Robata در زبان چک گرفته شده است که به معنی کار بدنی سخت و خسته‌کننده است. از آن زمان تاکنون ربات به عنوان کلمه‌ای برای توصیف موجودات مکانیکی که قادر به انجام کارهای زیادی مانند انسان‌ها هستند به کار برده می‌شود. در سال 1250 برای نخستین بار یک مهمانی برگزار شد که در آن میزبان‌های آهنی از مهمانان پذیرایی می‌کردند. دکارت در سال 1640ماشین اتوماتیکی را طراحی کرد که برخی از فعالیت‌های ساده را انجام می‌داد.

نخستین اردک مکانیکی در سال 1738 ساخته شد که از بیش از 4 هزار قطعه تشکیل شده بود. این اردک می‌توانست شنا کند، آب بنوشد، دانه بخورد و همچنین شبیه‌سازی هضم را انجام دهد. سیلارت در سال 1805 عروسکی ساخت که به زبان انگلیسی و فرانسوی صحبت می‌کرد و حتی نقاشی می‌کشید. استفاده از قطعات الکتریکی در ساخت ربات‌ها در سال 1940 توسط شرکت وستینگهاوس مورد توجه قرار گرفت. حتما تا به حال نام ایزاک آسیموف را شنیده‌اید. او نویسنده کتاب‌های داستانی علمی   تخیلی بود که برای نخستین بار از کلمه رباتیک در یک داستان کوتاه استفاده کرد. در این کتاب سه قانون درباره قوانین اخلاقی رفتار ربات‌ها مطرح شده بود. در اوایل دهه 1950 میلادی فناوری رایانه پیشرفت کرد و توانست بسیاری از جنبه‌های مختلف صنعت را تحت تاثیر خود قرار داد و در نتیجه رایانه به‌عنوان یک ربات غیر متحرک مطرح شد. بسیاری از محققان شروع عصر ربات‌ها را سال 1954 که اولین ربات انسان‌نما ساخته شد، دانسته‌اند. در گذشته بیشتر ربات‌ها در کارخانه‌های خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گرفتند. اما امروزه مصرف ربات‌ها در تمام ابعاد زندگی انسان‌ها در حال گسترش است. پس از توسعه فعالیت‌های فناوری بعد از جنگ جهانی دوم انگلبرگ با همکاری دوول (Devol) سازنده اولین ربات انسان نما، به موفقیت‌هایی در زمینه تولید ربات‌ها دست یافتند. نخستین ربات‌های ساخته شده در این شرکت در کارخانه جنرال موتورز برای انجام فعالیت به کار گرفته شد. به همین علت انگلبرگ به عنوان پدر علم رباتیک شناخته شده است.

نخستین رباتی که به تنهایی توانایی راه رفتن داشت در سال 1985 در دانشگاه ایالتی اوهایو ساخته شد. شرکت هوندا موتور نیز در زمینه ساخت ربات‌های انسان‌نما به دنبال ساخت رباتی بود که بتواند در کنار انسان‌ها زندگی کند و فعالیت‌ اجتماعی داشته باشد. در سال 2000 اولین محصول این طرح به‌نام آسیمو متولد شد. از زمان ساختن اولین ربات‌ها تاکنون ربات‌ها به تدریج هوشمند‌تر شده و توانسته‌اند انجام بسیاری از کارهای سخت را نیز بر عهده گیرند. براساس پیش‌بینی‌های انجام شده توسط محققان تا سال 2020 ربات‌ها می‌توانند در اعمال جراحی و تزریقات و پانسمان جایگزین انسان‌ها شوند.

قدم به عرصه فناوری

از اواسط دهه 1980 میلادی شرکت بزرگ اتومبیل‌سازی هوندا تصمیم گرفت طرحی جدید را برای ساخت ربات‌های خانگی انسان‌نما به مرحله اجرا در آورد. این ربات که به اختصار Asimo Mobility (Avdanced stepin innovative) نامیده شد در جشن بیست و پنجمین سال حضور شرکت هوندا در بورس نیویورک در معرض دید عموم گذاشته شد. این ربات در آن زمان تنها 2/1 متر قد داشت و وزن آن نیز حدود 43 کیلوگرم بود.

این ربات بر خلاف این‌که تداعی کننده بسیاری از داستان‌های علمی ‌ تخیلی است یک اسباب بازی نیست که برای سرگرمی‌ ساخته شده باشد بلکه قادر به صحبت‌کردن و راه رفتن است. برای این‌که آسیمو بتواند به چنین قابلیت‌هایی دست یابد، تلاش‌های بسیار زیادی انجام شده است. در حال حاضر نیز شرکت آی.بی.ام برای خوشامدگویی به مهمانان خود از آسیمو استفاده کرده است و این اقدام مورد توجه بسیاری از مراجعه کنندگان قرار گرفته است.

تاکنون انواع مختلف آسیموها تحت عنوان0 E2,E1,E و P طراحی و ساخته شده است. ربات‌های نسل P در مقایسه با انواع پیشین مجهز به فناوری‌های پیشرفته‌تری هستند و استفاده از هوش مصنوعی در این ربات انسان‌نما از مهم‌ترین ویژگی‌های آن محسوب می‌شود.

در نسل متخصص آسیموها، ربات از طریق برنامه‌های پردازشی می‌تواند بسیاری از حرکات را درک کند. محققان شرکت هوندا قصد دارند با توسعه هوش مصنوعی در این ربات‌ها، در آینده نزدیک انواع باهوش‌تری از آسیموها را نیز تولید کنند. ربات آسیمو انرژی‌ مورد نیاز برای انجام فعالیت‌ها وکارهای مختلف را از طریق یک باتری 40 ولتی تامین می‌کند و این باتری انرژی مورد نیاز ربات برای 30‌دقیقه فعالیت را تامین می‌کند. البته شارژ کامل باتری 4 ساعت طول می‌کشد. در نسل P، وزن ربات به 52 کیلوگرم رسیده است.

پیشرفته‌ترین ربات انسان نما

بسیاری از محققان و دانشمندان آسیمو را پیشرفته‌ترین ربات جهان می‌دانند. این ربات تنها رباتی است که بدون کمک راه می‌رود و چندین فرمان گفتاری را به زبان ژاپنی به راحتی می‌فهمد. همچنین مانند انسان‌ها، صورت اشخاص را تشخیص می‌دهد و با کمک دستهایش کلید چراغ را روشن و خاموش می‌کند، در را می‌بندد و حتی اشیا را جابجا می‌کند. اندازه ربات نیز طوری انتخاب شده است که می‌تواند آزادانه در محیط زندگی ما انسان‌ها حضور داشته باشد و مردم براحتی با او ارتباط برقرار کنند. ارتفاع 120 سانتی متری ربات آسیمو این امکان را برای او فراهم می‌کند تا بتواند در کنار میزهای معمولی کار کند و چشمان او نیز در سطحی قرار دارد که هنگامی فردی بزرگسال روی صندلی نشسته باشد روبه‌روی چشمان فرد قرار می‌گیرد. از مهم‌ترین قابلیت‌های این ربات چرخش دست‌ها و آزادی حرکت است.

دست‌های آسیمو شباهت زیادی به دست‌های انسان دارد و براساس فناوری جدیدی که استفاده از هوش مصنوعی را برای ربات‌ها در نظر گرفته است، این ربات در هر لحظه از مسیر حرکت، حرکت بعدی خود را پیش‌بینی می‌کند و برای حفظ تعادل مرکز جرم خود را در جهت مناسبی تغییر داده و جابه‌جا می‌کند.

آزادی حرکت آسیمو، 24 درجه است و براین اساس برای سر ربات دو درجه آزادی حرکتی در نظر گرفته شده است که حرکت سر در دو جهت افقی و عمودی را ممکن می‌سازد. هر بازو پنج درجه آزادی حرکت دارد، شانه سه‌درجه، مچ، آرنج و دست یک درجه و همچنین پاها 6 درجه آزادی حرکت دارند که نقش موثری در توانایی‌های ربات برای انجام کارهای مختلف دارد.

آسیمو با استفاده از حسگر‌ها نسبت به محیط اطراف خود اطلاعاتی را بدست می‌آورد . حسگر‌های بینایی در سر، بررسی سطح زمین در کف پا، تشخیص فشار در دست‌‌ها و انگشتان و کارت‌ ارتباطی تعامل از راه دور ابزارهای پیشرفته‌ای هستند که برای کسب آگاهی و شناخت از محیط مورد استفاده قرار می‌گیرند.

این ربات می‌تواند از مهمانان پذیرایی کند، به افراد خوشامد بگوید، از پله‌ها بالا برود، چراغ‌ها را خاموش کند و خلاصه این‌که همانند انسان در زمینه‌های مختلف همکاری داشته باشد. یکی از جدید‌ترین ویژگی‌‌های نسل جدید ربات‌های آسیمو این است که با استفاده فناوری بیومتریک و براساس مشخصات فیزیولوژی یا رفتاری، هویت افراد تشخیص داده می‌شود. این ربات نیز در برخورد با انسان‌ها هوشمندانه رفتار می‌کند و پس از هر بار ملاقات با افراد مختلف از چهره او عکس گرفته و صدایش را ضبط می‌کند و در دیدار بعدی براساس اطلاعات ثبت شده فرد را شناسایی کرده و اسمش را خطاب می‌کند.

در این ربات حسگرهایی وجود دارند که براساس موقعیت‌های مختلف، سرعت حرکت او را در رایانه مرکزی پردازنده و کنترل‌کننده حرکات مختلف، تنظیم می‌کنند. این حسگرها همانند گوش درونی ما انسان‌ها که در حفظ تعادل نقش مهمی دارد، عمل می‌کنند. از مهم‌ترین ویژگی‌های حرکتی ربات‌های انسان‌نمای امروزی، قابلیت چرخش آنها است که بسیار شبیه انسان است.

آسیمو از شما پذیرایی می‌کند

با توجه به پیشرفت‌‌های به دست آمده توسط محققان در زمینه ساخت ربات‌‌های انسان‌نما، آسیمو می‌تواند بسیار سریع‌تر نسبت به گذشته راه برود و حتی بدود. این ربات اکنون قادر است چای سرو کند و حتی بسته‌های پستی را ارسال نماید. محققان امیدوارند بتوانند در آینده‌ای
نه‌چندان دور از این ربات به عنوان یک خدمتکار هوشمند برای انجام کارهای مختلف استفاده کنند. ربات‌های مهماندار آسیمو از مهمانان با چای پذیرایی می‌کنند. آنها پس از آماده کردن چای، آن را بادستان خود به طرف میز که در اطراف محل نشستن مهمانان است، می‌آورند. برای حفظ تعادل ربات در هنگام انجام فعالیت‌‌های مختلف از فناوری جدیدی استفاده شده است.

پاهای ربات از نوع Air Brooe (محتوی هوا) هستند و براین اساس می‌توانند به‌آسانی حرکت کنند. با توجه به این ویژگی، ‌سرعت حرکت ربات‌ها در مقایسه با گذشته دوبرابر شده است.

در حال حاضر نیز 40 ربات انسان نمای آسیمو در سراسر جهان وجود دارد و کاربرد آنها به نمایشگاه‌ها محدود شده است و برای حضور آسیمو در نمایشگاه‌ها، هزینه اجاره 19000 دلار در روز در نظر گرفته شده است که به شرکت هوندا پرداخت می‌شود. اخیرا محققان هوندا با همکاری آزمایشگاه‌‌های علوم محاسباتی عصب‌شناسی E.T.R به فناوری جدید دست یافته‌اند که از علایم و سیگنال‌های مغزی برای کنترل حرکات ساده ربات‌ها استفاده می‌کند. این فناوری در آینده صفحه کلید رایانه‌ها و تلفن‌های همراه می‌شود. در ربات‌های مجهز به این فناوری علائم مغز انسان به یک بازوی رباتیک منتقل می‌شود و در نتیجه ربات از حرکات آن فرد تقلید می‌کند. به گفته محققان برای انتقال حرکات پیچیده از مغز انسان به ربات‌ لازم است تحقیقات بیشتری در این زمینه انجام شود.

ربات‌هایی از گوشه و کنار دنیا

محققان امریکایی نیز در زمینه ساخت ربات‌های انسان‌نما به موفقیت‌هایی دست یافته‌اند. این ربات قادر است از طریق آزمون و خطا به مرور راه رفتن و حتی دویدن را نیز یاد بگیرد.

ربات آسیمو براساس نرم‌افزاری که توسط سازندگان آن در نظر گفته شده است، راه می‌رود اما این ربات که دکستر نام دارد در مقایسه با دیگر ربات‌های انسان‌نمایی که قادر به راه رفتن روی دو پا هستند بسیار متفاوت است چرا که از اشتباهات خود درس می‌گیرد و بتدریج راه رفتن خود را اصلاح می‌کند. جالب است بدانید که در ابتدا حتی نمی‌توانست روی پای خود بایستد، ‌اما پس از چند روز توانست به خوبی راه برود. هدف از ساخت این ربات، تولید انسان‌نماهایی است که بتوانند خود را با شرایط مختلف سازگار کنند و برای سازگار شدن با این شرایط نیازی به برنامه از پیش تهیه شده نداشته باشند.

در چین ربات‌هایی ساخته شده است که شبیه یک یخچال کوچک است. این ربات یک متری مجهز به چشم الکترونیکی است و از راه دور توسط رایانه کنترل می‌شود و می‌تواند انجام بسیاری از کارهای پزشکی و پرستاری را برعهده گیرد اما تاکنون مراحل تکمیل و توسعه این ربات‌ها هنوز به پایان نرسیده است. همچنین در کشور چین ربات‌هایی ساخته شده است که می‌تواند انجام خدمات مختلفی را در خانه برعهده گیرد و از طریق ارتباط با شبکه‌های اطلاع‌رسانی مالک‌ خانه را نسبت به وضعیت خانه مطلع کند و علاوه بر این نقش یک دستیار را دارد که می‌تواند خدمات مختلفی را در زمینه آموزش و تفریح ارائه نماید.

براساس بررسی‌های انجام شده، در کشور‌های مختلف ربات‌هایی با قابلیت‌های گوناگون برای انجام کارهای متنوع مورد استفاده قرار گرفتند و با توجه به زمینه‌‌ای که در آن کاربرد دارند ویژگی‌های متفاوتی برای آنها در نظر گرفته شده است.

بسیاری از محققان و کارشناسان که در صنعت رباتیک تخصص دارند بر این باورند که ربات‌هایی که در آینده ساخته می‌شوند بر خلاف ربات‌هایی که ساختار فلزی دارند از ویژگی‌‌هایی مشابه بدن نرم‌تنان برخوردار خواهند بود. در حال حاضر تحقیقات بسیاری در این زمینه در حال انجام است تا بتوان در آینده‌ای نه چندان دور ربات‌هایی ساخت که مانند حیوانات قابل انعطاف هستند و بتوانند در زمینه‌هایی مانند اکتشافات فضایی مورد استفاده قرار گیرند.

فرانک فراهانی‌