להכין רובוטים שיכולים לעבוד בידיים שלהם

זה די נפוץ אצל בני אדם - במיוחד אלה שעובדים בייצור - לקשור קשר, להפשיט את הכיסוי מהכבל, להכניס סיכה לחור או להשתמש בכלי יד כמו מקדחה. הם עשויים להיראות כמו משימות פשוטות, אך הם באמת מורכבים מאוד וכרוכים בתנועות אצבעות ידיים עדינות במיוחד.

תוכן קשור

• איך הרובוטים עזבו את המעבדה והתחילו לעזור לבני אדם

למרות שרובוטים עוסקים יותר ויותר בעבודות המפעל ובמגוון רחב של עבודות מסוגים אחרים - כולל בענף השירותים והבריאות - מיומנותם אינה מרשימה כמעט כמוהה. מאז שאנשים הביאו אותם לראשונה לעבודה במפעלי רכב לפני למעלה מחמישים שנה, בנינו רובוטים שיכולים לרתך, לצבוע ולהרכיב חלקים די טוב. הידיים הרובוטיות הטובות ביותר של היום יכולות להרים חפצים מוכרים ולהעביר אותם למקומות אחרים - כמו למשל לקחת מוצרים מפחי מחסן ולהכניס אותם לקופסאות.

אבל רובוטים אינם יכולים לכוון כלי יד כראוי - נניח, מסדרים מברג ראש פיליפס עם החריצים על בורג, או מכוונים פטיש למסמר. והם בהחלט לא יכולים להשתמש בשתי ידיים יחד בדרכים מפורטות, כמו החלפת הסוללות בשלט רחוק.

ידיים אנושיות מצוינות במשימות הללו והרבה מעבר לכך. כדי אפילו להתקרב להתחרות במה שהידיים שלנו מסוגלות בקלות, ידי רובוט זקוקות לזריזות, אמינות וכוח טובים יותר - והן צריכות להיות מסוגלות לחוש בצורה מדויקת יותר ולנוע אפילו בצורה עדינה יותר ממה שהן עושות עכשיו, כדי להבין מה הן ' להחזיק מחדש ואיך לתפוס את זה בצורה הטובה ביותר. כדי שרובוטים יוכלו לעבוד לצד בני אדם, נצטרך להבין כיצד ליצור רובוטים שיכולים לתת לנו יד ממש כששנינו שלנו לא מספיקים.

קבוצת המחקר שלי באוניברסיטת נורת'וסטרן עובדת על ביצוע זה בדיוק, במיוחד עבור רובוטים הומנואידים כמו Valkyrie של נאס"א, עם שלוש אצבעות ואגודל בכל יד. לכל ספרה יש מפרקים דמויי מפרק, ולכל יד פרק כף היד שיכול להסתובב בקלות. אנו עובדים על יצירת תנועות - שילובים של תנועות זרוע, שורש כף היד, אצבע ואגודל שמביאים באופן קולקטיבי משימה, כמו הזזת מפתח ברגים במעגל להידוק בריח, או משיכת עגלה ממקום למקום.

לכל אחד מהרובוטים התעשייתיים הללו כלים מתמחים רבים. האם רבים מהמטלות שלהם יכולים להיעשות בידיים רובוטיות? (סטיב יורווטסון / פליקר, CC BY)

חשיבות הידיים

במקום להפוך כל רובוט למכונה מותאמת אישית המותאמת למשימה מאוד ספציפית, עלינו לתכנן רובוטים רב-שימושיים, או אפילו מכונות מסוגלות כאלה, שהם עשויים להיקרא "מטרה כללית" - טוב כמעט לכל משימה. מפתח אחד להצלחה של רובוטים מסוג זה יהיה ידיים מצוינות.

עבודתנו מתמקדת בתכנון סוג חדש של ידיות רובוט מסתגלות המסוגלות לתנועות עדינות ולתפוס אוטונומי. כאשר רובוטים מסוגלים לפטיש בציפורניים, להחליף סוללות ולבצע תנועות דומות אחרות - בסיסיות לבני אדם אך מורכבות מאוד עבור רובוטים - אנו נהיה בדרכנו למיומנות דמוית אדם בידיים רובוטיות.

השגת מטרה זו כוללת גם המצאת עיצובים חדשים המשלבים אלמנטים קשים ורכים - האופן בו העצם האנושית נותנת כוח לאחיזה, כאשר העור מפיץ את הלחץ כך שכוס יין לא תתנפץ.

פיתוח ובדיקה מהירים יותר

שיפורים טכנולוגיים מודרניים מקלים על תהליך הפיתוח. בעזרת הדפסת תלת מימד אנו יכולים ליצור אבות-טיפוס במהירות רבה. אנו יכולים אפילו ליצור רכיבים חד פעמיים בעלות נמוכה כדי לנסות סידורים שונים של מנגנונים, כמו תפסים עם שתי אצבעות או שלוש אצבעות למשימות פשוטות של איסוף ומקום או ידיים של רובוט אנתרופומורפי לפעולות עדינות יותר.

סוגים שונים של ידיים על רובוט של Valkyrie של נאס"א. (אוניברסיטת צפון-מזרח, CC BY-ND)

ככל שמצלמות וחיישנים אלקטרוניים הולכים וקטנים, אנו יכולים לשלב אותם בדרכים חדשות. לדוגמה, אם אנו מכניסים חיישני לחץ ומצלמות ביד רובוטית, הם יכולים לתת משוב לבקר הרובוט (בין אם אנושי או אוטומטי) כאשר אחיזה מאובטחת, או אם משהו מתחיל להחליק. יום אחד יתכן שהם יוכלו לחוש לאיזה כיוון אובייקט החלקה זז, כך שהרובוט יוכל לתפוס אותו.

יכולות אלו הן כבר טבע שני לבני אדם דרך ראייה ותפיסת פרופריו-פרפוציה (היכולת לחוש את העמדות היחסיות של חלקי הגוף מבלי להסתכל או לחשוב על כך). ברגע שנצליח להשיג אותם ברובוטים, הם יוכלו לעשות דברים כמו לזהות אם התפיסה חזקה מדי וסוחטת חפץ חזק מדי.

תכנון תנועות מתואמות

אבן דרך נוספת תהיה פיתוח שיטות לרובוטים כדי להבין אילו תנועות הם צריכים לבצע בזמן אמת, כולל לחוש מה קורה בידיהם בכל רגע. אם יד רובוט יכולה לזהות שינויים בחפצים שהיא מטפלת בה, או לתפעל פריטים תוך כדי החזקתם, הם יכולים לעזור במשימות הידניות הנפוצות כמו קשירת קשרים ופשטת חוטים.

העבודה עם שתי ידיים יחד רחוקה עוד יותר לעתיד, אם כי זה יספק דחיפה משמעותית, במיוחד לייצור. רובוט שיכול להפעיל מקדחה בשתי ידיים או להעביר חלקי מכונה מיד ליד יהיה ביצועים גדולים, מה שמאפשר למפעלים להפוך אוטומטית עוד יותר צעדים בתהליכים שלהם.

האם זה הרובוט של העתיד? (נאס"א)

אנו בני האדם עדיין לא פיתחנו מערכות אלה. השגת מיומנות אוטונומית של רובוטים תעסיק את חוקרי הרובוטיקה, הטכנולוגים והחדשנים בעתיד הנראה לעין. זה לא יאט את מהפכת הרובוטיקה המתמשכת בייצור, מכיוון שלתהליכים הנוכחיים עדיין יש הרבה מקום לאוטומציה לשיפור הבטיחות, המהירות והאיכות. אבל כשאנחנו הופכים את הרובוטים לטובים עוד יותר, הם יוכלו לתת לנו יד.

מאמר זה פורסם במקור ב- The Conversation.

טסקין פדיר, פרופסור חבר להנדסת חשמל ומחשבים, אוניברסיטת צפון-מזרח