Robogami - أحفاد حقيقية من النهايات والمحولات

اسأل أي شخص عما يتبادر إلى الذهن عندما يقول "الروبوت" ، وربما ستحصل على إجابات استنادًا إلى ثقافة البوب. على سبيل المثال ، T-1000 مصنوع من معدن سائل ، قادر على تغيير الشكل ، من فيلم Terminator 2: Juditation Day (1991) ؛ أو أوبتيموس برايم ، زعيم الأوتوبوت ، الشخصية الرئيسية في امتياز فيلم Transformers (2007-). من يستطيع أن ينسى البيانات من سلسلة Star Trek: The New Generation (1987-94) ، النسخة السيبرنية من Pinocchio ، التي تسعى إلى أن تصبح أكثر إنسانية؟

تحتوي هذه ، وبعض الأمثلة الأخرى التي لا حصر لها ، على بعض البشر. عندما لا يكون أوبتيموس على شكل شاحنة ، يكون لديه أرجل وذراعي. بشكل افتراضي ، فإن T-1000 له شكل بشري. تم تصميم البيانات في صورة خالقها البشري. وفقًا لمعايير هوليوود ، لا يمكن تمييز النسخة النهائية من تقنيات الروبوتات ظاهريًا عن الأشخاص أنفسهم.

وإذا لم يكن خيالنا محدودًا بأي شيء ، فلا تزال المشكلات التكنولوجية لا تسمح لنا بإنشاء روبوتات في الواقع تحاكي السلوك البشري تمامًا. ومع ذلك حاولت حل هذه المشكلة. سمحت لي معرفتي في الهندسة الميكانيكية بتحقيق هدفي من خلال تطوير آليات ذات معلمات معقدة. ارتبط أحدهم بتصميم جهاز محاكاة للعضلات الحركية للعيون. لا ، لم يكن هذا المشروع ضروريًا لإنشاء أحد مكونات أداة الإنهاء ؛ كانت محاولة لفهم ومحاكاة سلوك العين البشرية.

للقيام بذلك ، كان من الضروري التوصل إلى نظام بصري يؤدي أداء السكيدالحركات - حركات سريعة ومتزامنة لكلا العينين في نفس الاتجاه وبسرعة قصوى تزيد عن 500 درجة في الثانية (نعم ، الناس قادرون على ذلك). كان على النظام الميكانيكي ، مثل العيون البشرية ، أن يعمل على ثلاثة محاور دوران مستقلة (درجات الحرية ، SS). أعيننا قادرة على التحرك ليس فقط لأعلى / لأسفل أو لليمين / لليسار ، ولكن أيضًا قادرة على التواء الحركات. كان من الصعب جدًا وضع جميع الأجزاء الكهربائية والميكانيكية للنظام ، بما في ذلك المفاصل والوصلات والمحركات ، في حجم معين. وكان كل هذا ضروريًا لمهمة واحدة محددة جيدًا.

تبع ذلك عدة روبوتات أخرى مستوحاة من الإنسان. وعلى الرغم من أنني وصلت إلى هدفي ، إلا أن الروبوتات الخاصة بي كانت محدودة. على سبيل المثال ، طورت ذراعًا آليًا باستخدام 8 SS وفرشاة بـ 7 SS (تزن 3.7 كجم معًا ، وهي قابلة للمقارنة مع أيدي البشر) ، وتبين أنها مرنة بما يكفي لأخذ البيسبول ورميها ، لكنهم غير قادرين على رفع عملة معدنية. يمكنهم المصافحة بقوة كافية ، لكنهم غير قادرين على تحريك إبهامهم بالسرعة الكافية.

باختصار ، كانت الأطراف التي أنشأتها محدودة النطاق. كان لديهم عدد معين من المفاصل ومحركات الطاقة ، مما يعني أن وظائفهم وشكلهم قد تم دفعهم إلى الإطار منذ اختراعهم. تحتوي الذراع الروبوتية على مفاصل آلية ، مما يسمح لك بضرب الكرة ، ولكنها غير قادرة على طهي متحدث. ومع ذلك ، إذا كان هناك عدد لا نهائي من المهام ، فهل تتطلب عددًا غير محدود من مجموعات الروبوتات؟

لقد بدا لي عالم الاحتمالات التي لا نهاية لها ، مثل تلك الموصوفة في فيلم الرسوم المتحركة "Big Hero 6" (2014) ، حيث توجد ميكروبات ، بعيدًا جدًا عندما أدركت أن لدينا بالفعل منصة مرنة ومتعددة الأوجه للروبوتات. إن طريقة استخدام نفس المكونات الأساسية لإنشاء أشكال مختلفة ومحددة موجودة منذ قرون. يطلق عليه اوريغامي.

من لم يصنع طائرة ورقية أو قاربًا ورقيًا أو رافعة من قطعة ورق؟ اوريغامي هي منصة قائمة ومتعددة الأوجه للمصممين. يمكنك إنشاء العديد من النماذج من ورقة واحدة ، وإذا لم تعجبك ، يمكنك توسيعها والبدء من جديد. أثبت علماء الرياضيات أنه يمكنك الحصول على أي شكل ثلاثي الأبعاد عن طريق طي سطح ثنائي الأبعاد.

هل يمكن تطبيق هذه التكنولوجيا على تصميم الروبوت؟ تخيل وحدة روبوتية يمكنها استخدام المضلعات لإنشاء العديد من الأشكال المختلفة ، والعديد من الروبوتات لحل المشكلات المختلفة. علاوة على ذلك ، تخيل "الورقة الذكية" التي يمكن طيها بشكل مستقل إلى أي شكل مرغوب اعتمادًا على احتياجات البيئة.

روبوت الأوريغامي الأول ، الذي أسميه "الروبوتات" ، صنعته منذ عشر سنوات. لقد كان مخلوقًا بسيطًا - روبوتًا مسطحًا يمكن أن يطوى إلى هرم ويطوى مرة أخرى إلى شكل مسطح ، ثم يطوى إلى سفينة فضائية.

تقدمت دراساتي ، التي يساعدني فيها طلاب الدراسات العليا ووظيفة ما بعد الدكتوراه ، بشكل منظم منذ ذلك الحين ، والآن يأتي جيل جديد من الروبوتات. الغرض منه هو لأغراض محددة: على سبيل المثال ، يمكن لأحد الروبوتات التحرك بشكل مستقل على الأسطح المختلفة. على سطح جاف ومستو ، يتحرك الزحف. إذا واجه سطحًا غير مستوٍ ، فسوف يتدحرج ، وينشط المحركات في تسلسل مختلف. في مواجهة عقبة ، يمكنه القفز فوقها! للقيام بذلك ، يقوم بتخزين الطاقة في كل من الساقين ، ثم يرميها ، ويقذف مثل طلقة من حبال.



تعرف الروبوتات حتى كيفية فهمها وتجميعها ، اعتمادًا على البيئة والمهام. لا تُفهم الروبوتات على أنها روبوت واحد لمهمة محددة - فهي مصممة ومُحسّنة منذ البداية لأداء مهام مختلفة.

وهذا روبوت واحد فقط. تخيل ما تستطيع العديد من الروبوتات في المجموعة. يمكنهما معًا حل المشكلات الأكثر تعقيدًا. يمكن تجميع كل وحدة ، في الوضع النشط أو السلبي ، بأشكال مختلفة. من خلال التحكم في المفاصل القابلة للطي ، يمكنهم حل المشكلات المختلفة في بيئة متغيرة. على سبيل المثال ، يمكن للمرء أن يتخيل مساحة بظروف غير متوقعة. يمكن للمنصة الآلية التي يمكن أن تتغير لإكمال المهام المختلفة أن تزيد من احتمال نجاح المهمة.

أصبحت إعادة التنظيم الهندسي الراديكالي بواسطة الروبوتات ممكنة بفضل طفرين علميين. أحدها عملية إنتاج متعددة الطبقات: يتم تكديس عدة طبقات وظيفية تحتوي على مكونات روبوتية (وحدات التحكم الدقيقة ، وأجهزة الاستشعار ، ومحركات الأقراص ، والدوائر ، وحتى البطاريات) فوق بعضها البعض. والثاني هو الانتقال في التصميم من المفاصل الميكانيكية النموذجية إلى مجموعة كاملة من المفاصل القابلة للطي.

اتضح أنه بدلاً من التركيز على تقليل حجم مكونات المفاصل ، يمكننا تقليل عدد المكونات أثناء تطوير الروبوت. يمكننا تصغير الأنظمة التي تحتوي على العديد من المكونات وتتطلب عملية تجميع ومعايرة معقدة ، مما يجعلها مسطحة ؛ يمكن فرضها ، مع الحفاظ على الدقة.

أحد هذه الأنظمة هو التحكم اللمسي ، عندما يتفاعل المستخدم والكمبيوتر من خلال آلية مثل عصا التحكم. غالبًا ما يتم استخدامه في الروبوتات الجراحية عندما يتطلب الجراحون دقة عالية وردود فعل عالية الدقة. للقيام بذلك ، يجب عليك تنظيم غرفة عمليات كبيرة بأذرع روبوتية ، والتي لديها عدد كبير من درجات الحرية ، والسماح للجراحين بالشعور بكثافة الأعضاء والتجاويف باستخدام واجهة آلية تنقل الاختلاف في التأثيرات على المستجيب الآلي.

تجعل الروبوتات التكنولوجيا اللمسية أسهل من أي وقت مضى. مثل هذه الواجهة في حالة الروبوتاتيمكنك أن تتخيل شيئًا مثل عصا التحكم القابلة للطي ، والتي يمكن تجهيزها بغطاء هاتف ذكي. إذا قمت بتوصيل واجهة اللمس بالهاتف ، يمكن استخدامه كعصا تحكم محمولة ، قابلة للتطبيق في المهام اليومية مثل التسوق أو التدريب عبر الإنترنت. سيسمح لك بدراسة الأعضاء المختلفة لشخص ما من خلال الأطلس التشريحي ، أو المعالم الجغرافية للأماكن على الخريطة ، أو حتى كثافة ونضج أنواع مختلفة من الجبن أو الفاكهة.

تتجه التقنيات الروبوتية نحو قدر أكبر من التخصيص والتكيف مع الناس ، وهذا النوع الفريد من الروبوتات القابلة للتحكم في الأوريغامي يبدو واعدًا للغاية. يمكن أن تصبح منصة توفر واجهة بديهية ومدمجة. لن تبدو الروبوتات مثل شخصيات الأفلام. سيحيطون بنا ، ويعدلون باستمرار شكلهم ووظائفهم - ولن نلاحظ ذلك.

Source: https://habr.com/ru/post/undefined/