ملاقات با سردار ایرانی ربات‌ها

برای خوانندگان جام‌جم بگویید در آزمایشگاه پروژه‌های رباتیک، تمرکز شما بیشتر روی چه فعالیت‌هایی است؟

ما در این آزمایشگاه همه کارهای الکترونیک، مکاترونیک و نرم‌افزار را خودمان انجام می‌دهیم و امکان ساخت هم با کمک دانشکده مکانیک فراهم است. درباره قطعاتی که آماده خریداری کنیم نیز مطابق با نیاز، روی هوشمندی و پایداری آن کار می‌کنیم و آن را به چیزی که نیاز داریم تبدیل می‌کنیم. تمرکز اصلی ما سیستم‌های رباتیک الهام گرفته از طبیعت (Bio Inspired Robotic System) است. برای مثال ربات ماهی، حرکت ماهی‌ها و ربات‌های بال‌زن، حرکت پرنده‌های بال‌زن را تقلید می‌کنند و ربات انسان‌نما که از یک انسان تقلید می‌کند. پرنده‌های رباتیک کوچک دو بال و چهار بال هم داشته‌ایم و روی حرکات حشرات هم برای ساخت ربات‌های شش پا کار کردیم. برای مثال ربات‌های کوسه و ماهی برای ماموریت تصویربرداری یا بازرسی ساخته می‌شوند. کوسه ماهی‌ها هم استتار خوبی دارند و بسیار شبیه کوسه می‌شوند و چون حرکت آن با دم زدن است، می‌تواند مخفیانه حرکت کند.

درباره پروژه‌هایی مثل ربات‌های پرنده و کوادروتور بحث هوش جمعی و شبکه‌سازی برای انجام ماموریت‌های دسته‌جمعی مطرح است. رفتار این ربات‌ها هم مانند ظاهر آنها می‌تواند شبیه سیستم‌های طبیعی باشد و با ربات‌های هوایی و زمینی همکاری داشته باشند.

پروژه طراحی و ساخت ربات‌های انسان‌نما با چه هدفی آغاز شد؟

ایده اصلی طراحی سورنا 1، ساخت رباتی بود که در همایش‌ها به عنوان مجری نماد خلاقیت‌های فناورانه باشد که نخستین بار انجمن تخصصی مراکز تحقیق و توسعه صنایع و معادن، این ایده را با ما در میان گذاشت. در نهایت این پروژه از سال 1387 با معرفی سورنا 1 آغاز شد. سورنا 1 رباتی کاملا انسان‌نما نبود و نمی‌توانست گام بردارد، اما برای معرفی پروژه آماده شد و مسیریاب و حرکات بسیار محدودی داشت. بعد از معرفی سورنا 1، بودجه برای شروع پروژه سورنا 2 فراهم شد که یک ربات انسان‌نما با 22 درجه آزادی حرکت و درجه کمی از هوشمندی بود. سورنا 2 سال 1389 رونمایی شد و پایداری خوبی داشت و می‌توانست روی یک پا بایستد. اکنون ربات انسان‌نمای سورنا3 به‌مراتب پیشرفته‌تر از نمونه قبلی است و 31درجه آزادی حرکت دارد، از سطح شیب‌دار و پله بالا و پایین می‌رود و در جا دور می‌زند، قدرت تشخیص و پردازش تصاویر و کنترل آنلاین دارد، می‌تواند از سطوح ناهموار عبور کند و از نظر ابعاد هم از نمونه قبلی به مراتب بزرگ‌تر است و چالش‌های بیشتری دارد.

سورنا 3 به عنوان نمونه توسعه‌یافته ربات‌های انسان‌نما چه قابلیت‌هایی دارد؟

در حال حاضر، سورنا 3 با فرمان صوتی یا برنامه حرکت می‌کند، اما اصرار داریم سیگنال تحریک را هم از سیستم‌های عصبی بگیرد و فرمان عضلانی دریافت کند و برای مثال حرکت دست انسان را تشخیص می‌دهد و از آن تقلید کند. در واقع این حرکت مفهوم این فرمان‌پذیری را می‌رساند و هنوز باید روی نحوه اتصال سیگنال‌های تحریک کار شود. حرکت هر بند اعضای بدن با سیگنال‌های الکتریکی عضلات انجام می‌شود و این سیگنال‌ها باید به دقت شناسایی، پردازش و با یکدیگر مرتبط شود. ما تاکنون حرکت دست را هماهنگ کرده‌ایم، اسکلت کاربر را تشخیص می‌دهد و می‌تواند فرمان حرکتی دریافت کند.

ابعاد بزرگ سورنا 3 برای اثبات فناوری و رویارویی با چالش‌های بیشتر بود و این که ما می‌توانیم سخت‌ترین مساله را حل کنیم. همین‌طور با وجود محدودیت‌های فناوری تناسب اندام سورنا 3 مثل انسان رعایت شده است تا قابل پذیرش باشد. سرعت سورنا 3 هفت برابر سورنا 2 است و درجه آزادی 40 درصد افزایش پیدا کرده است. سورنا 3 در ابعاد جهانی نیز شناخته شده و با این که خط کشی برای رتبه‌بندی ربات‌های انسان‌نما وجود ندارد، اما سورنا قطعا جزو 8 ربات مطرح جهانی است.

قدم بعدی در حوزه ربات‌های انسان‌نما چه خواهد بود؟

پس از رونمایی سورنا 3 در 25 آبان 1394 با حمایت معاونت علمی ریاست جمهوری، طراحی سورنا 4 را آغاز کردیم و اکنون طراحی، ابعاد و موتورها مشخص شده است. قد سورنا 4 کوتاه‌تر و ابعاد کوچک‌تر می‌شود و تعادل و پایداری و سطح هوشمندی سورنا 4 بیشتر خواهد شد. مطالعات علوم شناختی و رفتاری نشان می‌دهد، انسان با رباتی که از خودش کوچک‌تر و ظریف‌تر باشد، راحت‌تر ارتباط برقرار می‌کند. وقتی ابعاد را تغییر می‌دهیم باید روی چهره هم کار کنیم و در نتیجه چهره سورنا 4 هم کمی تغییر می‌کند. در سورنا 4 می‌خواهیم فناوری‌ای را که قبلا به آن رسیده‌ایم، تثبیت کنیم و بحث تجاری و بردن آن به محیط‌های عمومی مطرح است.

امکان ورود این ربات‌ها در زندگی اجتماعی انسان وجود دارد؟

ما در کنار پروژه سورنا 4 پروژه سورنای کوچک (Surena mini) را داریم که هدف آن مسائل آموزشی و پژوهشی است. این نمونه ساده با هزینه پایین در آزمایشگاه‌های مدارس و دانشگاه‌ها برای آموزش و پژوهش در حوزه مکاترونیک و رایانه طراحی شده است. محصولات جانبی این چنینی ارزش یک کار بزرگ را به جامعه نشان می‌دهد و به واسطه آن طرح‌های بزرگ می‌توانند توسعه پیدا کنند. بحث اندام مصنوعی هم محصول جانبی کار اصلی ما برای جایگزینی اندام مصنوعی رباتیک است. این اندام می‌تواند از اندام‌های سالم سیگنال‌های عصبی بگیرد و برای این پروژه با سازمان توانبخشی هلال احمر در حال مذاکره هستیم. در نهایت چنین ربات‌هایی وارد زندگی شخصی انسان خواهند شد. در آینده ممکن است هر کودکی در اتاق خودش یک وسیله الکترونیکی داشته باشد که حرکت مکانیکی هرچند ساده‌ای را انجام می‌دهد و سطحی از هوشمندی هم دارد. ربات‌های کوچک با مصرف خانگی نتیجه توسعه همین ربات‌هاست و مثل تلفن‌های همراه وارد زندگی انسان می‌شود.

در آینده این ربات‌ها می‌توانند زمینه‌ساز نمایش قدرت و فناوری برای ایران در عرصه‌های بین‌المللی باشند و پیامی که منتقل می‌کنند، جایگاه ایران را در فناوری بخوبی نشان می‌دهد. این نگاه در آسیای جنوب شرقی در حال توسعه است و ربات‌های اجتماعی و ربات‌های خدمات‌دهنده در مراسم بین‌المللی استفاده می‌شوند.

نمادهای ایرانی در ربات انسان‌نمای ایرانی

نام سورنا در فارسی پهلوی به معنای نیرومند است و سورنا، سردار ایرانی و فرمانده سپاه ایران در نخستین جنگ با رومیان در دوران اشکانی بوده است. طراحی لوگوی ربات انسان‌نمای سورنا به شکل حرف «S» به عنوان اولین حرف نام سورنا انتخاب شده است. استفاده از عناصری به شکل خط میخی در طراحی نشان به عنوان نماد پیشرفت علم و فناوری در ایران باستان استفاده شده است و نشان آن به انسانی در حال دویدن شباهت دارد. همچنین استفاده از دو رنگ مختلف در طرح نشان، قابلیت استفاده کردن آن به عنوان کلید روشن و خاموش کردن ربات را فراهم می‌کند.طراحی ظاهر سورنا 3 نیز کاملا ابتکاری و اختصاصی است و در گزارش‌های مراجع خارجی نیز اختصاصی بودن شکل ربات عنوان شده است. گروهی از دانشکده طراحی صنعتی دانشگاه تهران در یک مسابقه ملی طراحی ربات انسان‌نما برنده شدند و تا پایان پروژه همراه تیم طراحی و ساخت سورنا 3 بودند. قسمت جلو (قفسه سینه) سورنا 3 از الگوهای ایرانی الهام گرفته شده و کلاهش شبیه کلاه نمدی سربازهای قدیم است. قسمت پشت ربات نیز با ظرافتی شبیه نمادی از سردر دانشگاه تهران طراحی شده است.

با مرکز سیستم‌ها و فناوری‌های پیشرفته دانشگاه تهران آشنا شوید

تمرکز این مرکز روی طراحی و ساخت، آزمون، مدل‌سازی و شبیه‌سازی سامانه‌های هوشمند است. در حال حاضر، گروهی از متخصصان فارغ‌التحصیل یا دانشجوی دانشگاه‌های برتر کشور در حوزه‌های مهندسی مکانیک، برق و الکترونیک، رایانه، صنایع و طراحی صنعتی به انجام پژوهش‌های کاربردی می‌پردازند. آزمایشگاه‌های این مرکز در حوزه‌های رباتیک، انرژی و آزمون و تحلیل سازه فعالیت می‌کنند.

بخش رباتیک، هوشمندی و سیستم‌های الهام‌یافته از طبیعت به دنبال یافتن راهکارهای بدیع، امکان‌سنجی و بازاریابی طرح‌هایی است که در سطح بین‌المللی و چالشی هستند. طرح کلان ملی ربات انسان‌نمای سورنا در سه فاز مهم‌ترین طرح این بخش و طراحی و ساخت پرنده بال‌زن و ربات ماهی از دیگر فعالیت‌های این آزمایشگاه است. بخش نفت، گاز و انرژی‌های نو مرکز سیستم‌ها و فناوری‌های پیشرفته به دنبال ایجاد بستر همکاری هم‌افزای صنعت و دانشگاه و رفع چالش‌های فناوری در حوزه صنعت نفت و گاز است. این بخش به طور گسترده روی فرآیند شناسایی ایده‌ها و رفع خلأ فناوری صنعت انرژی با بهره‌گیری از ظرفیت خلاق نخبگان داخلی و انجام پروژه‌های محصول محور کار می‌کند.

بخش تست و تحلیل سازه مرکز سیستم‌ها و فناوری‌های پیشرفته در حوزه دینامیک و ارتعاشات فعالیت دارد و از جمله مهم‌ترین فعالیت‌های این بخش اندازه‌گیری ارتعاشات، استخراج پارامترهای دینامیکی، تخمین عمر سازه‌های هوایی، پیاده‌سازی سیستم‌های تست و عیب‌یابی قطعات و تجهیزات و امکان‌سنجی و شناسایی روش‌های سلامت سازه‌های هوایی است.

عارف نظری، مدیر دپارتمان تست و تحلیل سازه مرکز سیستم‌ها و فناوری‌های پیشرفته، درباره اهداف و وظایف این دپارتمان به جام‌جم می‌گوید: در طبیعت هر سیستمی بر اثر ارتعاش و لرزش، رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهد. ثبت و شناسایی این رفتارها در طراحی سیستم‌های حرکتی مثل خودرو، سازه‌های هوافضایی و بردهای الکترونیکی در قطعات دارای حرکت مثل گوشی‌های موبایل یا بی‌سیم کاربرد دارد. همه تجهیزات سازه‌ها باید تست‌های ارتعاشی داشته باشد تا کارکرد آنها دچار مشکل نشود و میزان مقاومت آنها سنجیده شود. در سیستم‌های دینامیکی تحت ارتعاش نیز حدی برای تاب‌آوری سیستم وجود دارد که به آن حد خستگی می‌گویند. آزمایشگاه ما برای اولین بار در ایران حد خستگی روی پرده‌های توربین و کمپرسورها را انجام داده است. از طرفی انجام این تست‌ها در صنایع خودروسازی و صنایع هوایی برای جلوگیری از بروز تلفات جانی و مالی بسیار مهم است.

سپیده شعرباف