هشت‌پای رباتیکی

به نظر می‌رسد کار روی ربات‌های حیوان‌نما پیچیدگی‌های خاص خود را داشته باشد. کمی درباره این چالش‌ها صحبت کنید.

محققانی که در عرصه طراحی سیستم‌های رباتیکی و سیستم‌های بیولوژیکی کار می‌کنند، همواره اصول بیولوژیکی را دنبال و تلاش می‌کنند آن را به سطحی از عمومی‌سازی برسانند تا در نهایت بتوانند از آنها برای طراحی سیستم‌های منحصر به فرد رباتیکی استفاده کنند. اما نکته مهم این است که انتخاب درست این اصول و انتقال صحیح آنها به سازه‌های مورد نظر در حقیقت سخت‌ترین بخش کار است و هرگونه خطایی در آن می‌تواند نتیجه نادرستی به همراه داشته باشد. بنابراین فناوری‌هایی که با الهام گرفتن از طبیعت و ساختارهای بیولوژیکی ارائه می‌شوند، صرفا نوعی کپی‌پرداری ساده از طبیعت محسوب نمی‌شوند. بلکه شاید بهتر باشد عنوان انتخاب منطقی و انتقال منطقی‌تر مفاهیم نهفته در آنها به سیستم‌های هوشمند را به آن بدهیم. در مقوله ربات‌های حیوان‌نما نیز باید به این نکته توجه داشت که ساده‌سازی‌ها نباید اثر نامطلوبی بر اصول بیولوژیکی تعریف شده داشته باشند.

حتی اگر فرض را بر این بگذاریم که فناوری‌های الهام گرفته از طبیعت به عرصه نوینی از دانش بشری تعلق داشته باشد، اما نگاه بشر به طبیعت برای الگوبرداری از آن سال‌هاست که در دنیای ربات‌ها دیده می‌شود. در اینجا یک مساله اساسی دیده می‌شود و آن همکاری و تعامل میان مهندسی و علوم زیستی است، به طوری که هرچه این همکاری در سطح بالاتری باشد، احتمال دستیابی به دستاوردهای فنی و مهندسی نیز بیشتر می‌شود. ربات‌های حیوان‌نما از جمله عرصه‌هایی هستند که این احتمال را مطرح می‌کنند. البته اگر منظور این باشد که فناوری ربات‌های الهام گرفته شده از طبیعت رشد کندتری در مقایسه با ربات‌های صنعتی دارند، قطعا با آن موافق هستم. اما توجه داشته باشید که اصولا چرا به دنبال الهام گرفتن از دنیای حیوانات در ساخت سیستم‌های رباتیکی هستیم؟ پاسخ کاملا روشن است. ما این کار را می‌کنیم تا ربات‌ها رفتار طبیعی‌تری در دنیای واقعی داشته باشند. این رفتارها می‌تواند شامل واکنش به محیط، تطبیق‌دهی با اطراف و شرایط متغیر و البته انعطاف‌پذیری باشند.

هشت‌پای رباتیکی با این هدف طراحی و بخشی از آن ساخته شده است که به دانشمندان در دستیابی به درک بهتر و روشن‌تری از اصول بیولوژیکی کمک کند. البته ممکن است این پرسش مطرح شود که منظور از اصول بیولوژیکی در دنیای هشت‌پاها چیست؟ منظورهمان قابلیت‌های حسی منحصر به‌فرد در بازوهای هشت‌پاست و درواقع همین قابلیت مهم هشت‌پا را به یک جانور خاص دریایی تبدیل کرده است. بدون شک با الگوبرداری از ساختار منحصر به فرد هشت‌پا می‌توان گام بلندی به سوی طراحی و ساخت سیستم‌های هوشمند نرم‌تن برداشت. در این پروژه قرار نیست تنها روی یک بازو کار شود، بلکه ما ساخت هشت بازو را مد نظر قرار دادیم و پس از آن به دنبال ایجاد هماهنگی لازم میان آنها هستیم. بدون شک این پروژه دریچه‌ای به سوی یک علم جدید خواهد بود.

هشت‌پا جانور دریایی حیرت‌انگیزی است. مطالعه این جانور با نگاه زیست مهندسی و در نظر گرفتن مشخصه‌های ساختاری کار بسیار دشواری است و حتی می‌توان آن را در عرصه مطالعات زیستی همچون یک چالش جدی در نظر گرفت. هشت‌پاها این توانایی را دارند تا یاد بگیرند کارهای مختلفی انجام دهند و به همین دلیل می‌توان آنها را آموزش داد. اما در کنار این هیجانات، مشکلات نیز به تدریج خودنمایی می‌کنند. مثلا این‌که بخواهیم این حیوان را با استفاده از نگرش‌های کلاسیک تجزیه و تحلیل‌های حرکتی یا اندازه‌گیری عملکرد زیستی مورد ارزیابی قرار دهیم عملا غیرممکن است و به همین دلیل باید دنبال ابزارهای متفاوتی باشیم. ما نمی‌توانیم نشانگرهای مصنوعی رایج را در قسمت‌های مختلف این حیوان قرار دهیم تا به مدل مشخصی از رفتارهای آن دست پیدا کنیم، چون این حیوان براحتی آنها را از میان می‌برد. پس مشخص می‌شود مطالعه اولیه این حیوان خود مشکلی بزرگ است. برای غلبه بر این مشکل ابزارها و روش‌هایی را طراحی کرده‌ایم که مشخصه‌های خاصی در ساختار حیوان را هدف قرار می‌دهند. به عنوان مثال باز شدن بازوها و میزان نیرویی که می‌توانند به اشیاء وارد کنند و همچنین تکنیک‌های مربوط به شنا در آب.

البته این پروژه خود شامل یکسری زیر پروژه‌های دیگر می‌شود که همگی مربوط به الهام گرفتن از دنیای پیچیده هشت‌پاهاست. یکی از این پروژه‌های خرد به مطالعه حرکت پیش رانشی جت در این جانور مربوط می‌شود. پروژه دیگر مربوط به مکنده‌های قدرتمند هشت‌پا و مکانیسیم چسبندگی آنها می‌شود که اتفاقا کاربردهای زیادی را می‌توان برای آن متصور شد.

این ربات در آینده کارهای زیادی می‌تواند انجام دهد که از مهم‌ترین آنها می‌توان به جابه‌جایی سریع اشیاء در محیط‌های زیرآبی و همچنین نگاهداری اجرام کوچک و بزرگ در چنین محیط‌هایی اشاره کرد. استفاده در امور اکتشافی و حتی امداد و نجات از دیگر کاربردهای این سیستم خواهد بود.

مهدی پیرگزی