ربات‌دوانی؛ رشته جدید در مسابقات ورزشی

چه کسی است که دوست نداشته باشد زره آهنی مخصوص را بپوشد یا مانند شکارچیان رباتیک و غول‌پیکر در فیلم حاشیه اقیانوس آرام که برای نجات زمین می‌جنگیدند، مسلح نشود؟

کد خبر: ۶۴۰۶۸۹

بتازگی اسکلت خارجی و پوشیدنی توسط شرکت TAIOS ساخته شده که شبیه نمونه‌هایی مانند ReWalk (سیستم بیونیکی برای کمک به راه رفتن)‌ است. این‌گونه سیستم‌ها در یک ویژگی مشترکند: همه آنها لباس‌ اتوماتیک رباتیک هستند که برای ارتقا یا کمک به انسان طراحی شده‌اند، اما سوال اینجاست که آیا می‌توان یک اسکلت خارجی را به گونه‌ای طراحی کرد که مهارت‌گرا و غیررباتیک باشد و یک فرد به صورت فیزیکی حرکات آن را احساس کند؛ احساسی شبیه دوچرخه‌سواری یا اسکیت‌سواری.

جاناتان تیپت فکر می‌کند این کار شدنی است. او و تیم همراهش که در حال ساخت Prosthesis هستند، ادعا می‌کنند برای اولین بار موفق به ساخت ربات مسابقه‌ای شده‌اند که از سوی انسان هدایت می‌شود. Prosthesis ربات عظیم‌الجثه‌ای به طول پنج متر است و برای دویدن، راه رفتن و متعادل نگهداشتن خود به‌طور کامل متکی بر مهارت فرد هدایت‌کننده است. تیپت که یک مهندس زیست پزشکی در دانشگاه اواسک کاناداست، می‌گوید: من نمی‌دانم چرا هنوز لیگ مسابقات ربات‌های غول‌پیکر که از سوی انسان هدایت می‌شود، راه‌اندازی نشده است. انسان مسابقات مرتبط با بسیاری از تکنولوژی‌های ابداعی نظیر مسابقات اتوموبیل‌رانی و موتورسواری را راه‌اندازی کرده و اکنون جای مسابقات ربات‌سواری یا آن‌طور که او می‌گوید، ربات‌دوانی در این میان خالی است.

ربات جدیدی که تیپت طراحی کرده، معجونی از یک گوریل، دایناسور تی‌رکس و بیل مکانیکی است که نام آن را Prosthesis گذاشته‌اند. ایده تیپت این است که ماشین‌های ورزشی پوشیدنی طراحی کند که اپراتور در آن مانند قهرمان عمل کرده و ماشین را با استفاده از کل بدنش کنترل می‌کند.

برای انجام این کار، اپراتور با استفاده از یک نردبان تاشو وارد غول مکانیکی چهار پا که وزنی معادل 3.5 تن دارد، می‌شود. اپراتور پس از قرار گرفتن در صندلی مخصوصی که از پنج نقطه مهار شده، دست‌ها و پاهایش را در داخل یک رابط اسکلت خارجی ـ که تمام اندام ربات را تحت کنترل دارد ـ قرار می‌دهد. با قرار گرفتن دست‌ روی کنترلگرها اپراتور به رابط قفل و سیستم کنترلی فعال می‌شود.

پس از تنظیمات کامل، دست‌ها و پاهای اپراتور برای حرکت کاملا آزاد است و ربات به گونه‌ای کنترل می‌شود که گویی این دو یک موجود هستند. Prosthesis به طور کامل حرکات دست و پای اپراتور را دنبال کرده، به همان شکل حرکت می‌کند. بازوهای اپراتور، پاهای خارجی ربات را کنترل کرده و اپراتور از پاهای خود به‌ منظور کنترل پاهای داخلی ربات استفاده می‌کند و ربات در نهایت مانند گوریل جست و خیز می‌کند. هر یک از پاها دارای دو مفصل است و می‌تواند رو به جلو یا رو به عقب حرکت کند.

کنترل هشت مفصل موجود در دست و پاهای ربات نیاز به استفاده اپراتور از تمام بدنش دارد. برای مسابقه دادن با این ربات و ایجاد هیجان لازم تیپت تصمیم گرفت ماشین و اپراتور از نظر فیزیکی ارتباط دو طرفه برقرار کنند. رابط اسکلت خارجی به کمک سیستم تعلیق ربات بازخورد مستقیمی از شرایط ربات به اپراتور ارائه می‌کند و اجازه می‌دهد اپراتور ربا‌ت را در یک سطح فیزیکی کاملا محسوس و قابل مشاهده هدایت کند.

نیروی وارد شده به هر پای ربات در هر گام، مستقیما و به صورت مکانیکی به بازوها و ساق پاهای اپراتور منتقل می‌شود. میزان این نیرو شدید و به‌گونه‌ای نیست که به اپراتور صدمه بزند، اما اپراتور بخوبی میزان وزن قرار گرفته روی هر پای ربات را در هر لحظه حس می‌کند.

نکته: انسان مسابقات مرتبط با بسیاری از تکنولوژی‌های ابداعی نظیر مسابقات اتوموبیل‌رانی و موتورسواری را راه‌اندازی کرده و اکنون جای مسابقات ربات‌سواری یا آن‌طور که او می‌گوید، ربات‌دوانی در این میان خالی است

سیستم تعلیق بلادرنگ و کنترل شده از سوی کاربر به اپراتور اجازه می‌دهد در هر لحظه میزان استحکام هر پا در قدم برداشتن را به‌طور مستقل کنترل کند. به‌عنوان مثال اگر ربات بیشتر روی یک جهت متمایل باشد، اپراتور استحکام پاهای آن سمت را بیشتر می‌کند. با تمرین بیشتر اپراتور می‌تواند بعضی شرایط را پیش‌بینی کند و میزان شل یا سفت بودن هر پا را قبل از قرار گرفتن در آن شرایط تنظیم کند. درست مانند بالارفتن از پلکان که نیاز است قدم اول محکم‌تر روی پله گذاشته شود.

موقعیت چهار عضو ربات دقیقا انعکاس دست‌ها و پاهای اپراتور بوده و ماشین قادر است میزان نیروی اصلی وارد شده با دست‌ها و پاهای اپراتور را به میزان 60 تا 100 برابر تقویت و روی اعضایش اعمال کند. نیازی نیست اپراتور در هر لحظه از موقعیت پاهای ربات اطلاع داشته باشد، همان‌طور که نیازی نیست ما هنگام موتورسواری دائما به چرخ‌ موتور نگاه کنیم.

تیپت می‌گوید این موضوع با توجه به این‌که اپراتور اکثر اوقات دید واضح و روشنی از پاهای ماشین ندارد، ضروری است و اپراتور نیاز دارد بیشتر تمرکزش را روی تعادل و حالت‌های بعدی ربات هنگام حرکت بگذارد. به دست آوردن مهارت لازم برای حرکت کردن یا مسابقه دادن باProsthesis بستگی به این دارد که اپراتور با چه مهارتی کنترلگر دریچه‌های سیستم تعلیق را ـ که در دستان او قرار دارد ـ به کار گیرد.

هر یک از چهار محرک در اختیار اپراتور مربوط به یکی از چهار پای ربات است. اپراتور می‌تواند با تغییر واکنش تعلیق هر پا منجر به ارتقای بهره‌وری راه رفتن ماشین شود. تنظیم سرعت و عملکرد این چهار محرک مانند تنظیم کردن و نواختن یک ساز است و به اپراتور اجازه می‌دهد بدقت واکنش ماشین به عوارض زمین را در هر قدم تنظیم کند.

تیپت تصمیم دارد به منظور افزایش سرعت یادگیری اپراتور، فعالیت ماشین را به صورت صوتی و تصویری ترسیم کرده بازخورد حسی به اپراتور ارائه کند. به این منظور حسگرهای متعددی که فشار، دما، ولتاژ، جریان و دیگر داده‌های حیاتی را اندازه‌گیری و داده‌های به دست آمده را به الگوهای صوتی و تصویری ترجمه می‌کند تا اپراتور ببیند و بشنود، در سیستم تعبیه شده است.

زمانی که ماشین بخوبی عمل می‌کند، صداهای هماهنگی به گوش اپراتور می‌رسد و هنگام وارد شدن فشار بیش از حد به ماشین صداهای ناهنجار به گوش می‌رسد. بعلاوه نورهای مرئی شدت عملکرد بخش‌های مختلف ماشین را منعکس می‌کنند. یک اپراتور مبتدی با نگاه کردن به عملکرد و گوش دادن به صداهای ضبط شده یک اپراتور ماهر می‌فهمد که چگونه ماشین را هدایت کند، بدون این‌که نیازی به دانش عمیق فنی درباره چگونگی عملکرد ماشین داشته باشد.

ماشین جدید پس از تکمیل شدن قادر است با سرعتی بالای 30 کیلومتر در ساعت بدود که این مقدار معادل حداکثر سرعت دویدن یک فرد بالغ است. قدرت لازم برای دویدن ربات به وسیله باتری‌های لیتیوم یونی که نیرویی معادل 230 کیلو وات تولید می‌کنند، تامین می‌شود. البته Prosthesis اولین لباس مکانیکی پوشیدنی نیست که تیپت طراحی کرده است. پروژه مشترک قبلی این طراح به تولید یک عنکبوت مکانیکی هشت پا به نام موندو اسپایدر منجر شد که به‌ وسیله الکتریسیته تغذیه و از سوی یک انسان هدایت می‌شد. برای علاقه‌مند ساختن مردم به فناوری، این عنکبوت غول‌پیکر مکانیکی در مدارس و نمایشگاه‌های تجاری مختلف به نمایش درمی‌آید.

تیپت و تیمش پس از گذشت سه سال و با داده‌های به دست آمده از بیش از 65 دانشجو و افراد متخصص دیگر در حال توسعه اساسی فناوری‌های Prosthesis هستند. آنها پاهای الفا(ALPHA) را برای ربات ساختند که به آنها در حل مسائل مهندسی و اصلاح سیستم‌های تعلیق، کنترل و هیدرولیک کمک زیادی کرد. تیپت به دنبال تامین بودجه برای تکمیل Prosthesis در ایندی گوگو (وب‌سایت جمع‌آوری کمک‌های مردمی) است.

در صورت موفقیت و حمایت کافی از این پروژه می‌توان نمونه اولیه‌ای از این ربات را تا دو سال دیگر ساخت و تیپت امیدوار است لیگ مسابقات موسوم به Anti-Robots را در کلاس‌های متفاوت براساس وزن، قدرت و تعداد پاها (چهار پا و شش پا) راه‌اندازی کند.