ربات الهام‌گرفته از فیلم اینتراستلار که هم راه می‌رود و هم می‌چرخد! + ویدیو

مهندسان رباتیک با الهام از فیلم اینتراستلار، ربات TARS3D را ساخته‌اند که با طراحی نوآورانه خود می‌تواند هم راه برود و هم به‌صورت چرخان حرکت کند و کاربردهای صنعتی و تحقیقاتی متنوعی داشته باشد.

به گزارش سرویس اخبار فناوری تک ناک، ساخت یک HAL 9000 واقعی کار آسانی است: یک LED، مهارت نجاری و یک لپ‌تاپ مجهز به هوش مصنوعی کافی است! R2D2 کمی دشوارتر است و به جمع‌آوری قطعات، موتورها و مدارهای الکترونیکی نیاز دارد. اما ساخت نسخه عملی TARS، آن ربات عجیب و بلوکی فیلم اینتراستلار (Interstellar) که شبیه یک خودپرداز استیل با پایه‌های فلزی روی شانه‌هایش است، نیاز به تخصص بالایی دارد.

برای انجام این پروژه، باید مدرک کارشناسی ارشد از موسسه رباتیک دانشگاه Carnegie Mellon و تجربه مهندسی ارشد رباتیک در Nimble.ai داشته باشید. خوشبختانه آدیتیا سریپادا هر دو را دارد و همراه با همکار دیرینه‌اش ابیشک وارییر، ربات TARS3D را ساخته‌اند. این دو پژوهشگر همچنین مقاله‌ای با عنوان “Walking, Rolling, and Beyond: First-Principles and RL Locomotion on a TARS-Inspired Robot” منتشر کردند که به مرحله نهایی جایزه Mike Stilman در بیست‌وچهارمین کنفرانس IEEE RAS Humanoids در سئول رسید؛ معتبرترین رویداد در زمینه تحقیقات ربات‌های انسان‌نما.

در ویدئوی نمایشی، TARS3D با چهار ستون مستقل و تلسکوپی که به سرعت از نمای جانبی به شکل X درمی‌آیند، بسیار جذاب به نظر می‌رسد؛ ستون‌های ۱ و ۳ به جلو و ستون‌های ۲ و ۴ به عقب می‌چرخند. این ربات بالشتک‌های منحنی هر ستون را به‌عنوان پا باز می‌کند تا بتواند به شکل چرخ هشت پر بدون رینگ حرکت کند. سریپادا و وارییر ادعا می‌کنند TARS3D اولین ربات الهام‌گرفته از TARS است که توانایی راه رفتن و چرخیدن همزمان را دارد.

پیش به سوی ستاره‌ها!

البته نسخه فیلم Interstellar از TARS شرایط آسان‌تری داشت: این ربات، نه یک تصویر کامپیوتری، بلکه عروسکی به اندازه انسان بود که اپراتورهایش از فیلم حذف دیجیتال شده بودند و در حالت چرخشی، روی یک دستگاه موتوردار و قابلیت حرکت روی آب و زمین قرار داشت.

پژوهشگران رباتیک در مقاله خود اشاره کرده‌اند که هرچند بیشتر تحقیقات حرکت ربات‌ها بر تقلید از موجودات زنده متمرکز است، ربات‌هایی که در محیط‌های مهندسی‌شده انسانی فعالیت می‌کنند، می‌توانند از طراحی‌های غیرانسان‌نما بهره بیشتری ببرند. درست مانند نسخه سینمایی، TARS3D قادر است راه برود (اگرچه کمی لرزان)، اما توان اصلی آن در حرکت چرخشی است. این توانایی مدیون هفت حرکت مستقل ربات (سه چرخشی و چهار خطی) است که با استفاده از یادگیری ماشین و بهینه‌سازی، حالت‌های حرکتی را ایجاد می‌کنند که روش‌های تحلیلی قادر به شبیه‌سازی آن‌ها نیستند.

در مقاله، نویسندگان توضیح می‌دهند که چگونه با استفاده از یادگیری تقویتی عمیق (DRL) در شبیه‌سازی، مشاهده کردند که این الگوریتم نه تنها می‌تواند حرکات تحلیلی را بازتولید کند، بلکه رفتارهای نوآورانه و پیش‌تر ناشناخته‌ای نیز کشف می‌کند. شکل‌شناسی ویژه TARS3D مسیرهای جدید و چندحالته حرکت را ایجاد کرده و کاوش‌های بیشتر می‌تواند افق تازه‌ای در رباتیک چندحالته بگشاید.

اگرچه TARS3D هنوز آماده ماموریت‌های بین‌ستاره‌ای نیست (هنوز با کابل متصل می‌شود و با ارتفاع ۲۵ سانتی‌متر و وزن ۹۹۰ گرم از قطعات چاپ سه‌بعدی، به اندازه‌ای سبک و کوچک است که روی میز بایستد) اما Sripada و Warrier قصد دارند عملکرد آن را روی انواع مختلف سطوح و محیط‌ها بررسی کنند.

Sripada در توضیح تجربه ساخت TARS3D گفت: «این پروژه، که از نوامبر ۲۰۲۲ بدون آزمایشگاه، بودجه یا وابستگی رسمی آغاز شد و تنها با تلاش شبانه و آخر هفته‌ها و اشتیاق به لذت ساده ساخت ربات‌ها پیش رفت، مرا یاد عشق اولیه‌ام به رباتیک انداخت… شگفتی، صبر، دل‌شکستگی هنگام شکست‌ها، شعف آرام هنگام موفقیت‌ها و احساسی که در طول مسیر، حقیقت کوچکی درباره حرکت، پشتکار و خودت کشف می‌کنی.»

بیشتر بخوانید: این ربات همانند ارسطو فکر می‌ کند و پاسخ می‌ دهد + ویدیو

حتما بخوانید: ربات ماژولار D1 معرفی شد؛ ترکیب هوش، قدرت و انعطاف + ویدیو

مصاحبه با سازندگان ربات TARS3D

مجله New Atlas از Sripada خواست تا انگیزه خود برای خلق TARS3D و این که چگونه این نمونه اولیه می‌تواند به راه‌حل‌ها و فرصت‌های تازه در رباتیک منجر شود، تشریح کند؛ پاسخ‌های او از طریق ایمیل ارائه شده است.

New Atlas: چه ویژگی‌هایی از ربات TARS باعث شد الهام بگیرید و TARS3D را بسازید؟

Aditya Sripada: پیش از پاسخ، کمی زمینه‌چینی لازم است. TARS3D یک ماژول حرکتی است و برای سنجش عملی قابلیت گام‌های فیلم ساخته شده است. TARS بدنه‌ای مستطیلی ساده دارد اما کارهای زیادی انجام می‌دهد و این پرسش را مطرح کرد: آیا یک ربات با پیچیدگی کم می‌تواند هم برای جابجایی غلت بزند و هم روی پایه‌های جداگانه قدم بردارد؟ غلت زدن در ابتدا سینمایی بود، اما با تغییرات جزئی در قوس تماس و فشار کوتاه تلسکوپی، در عمل عملیاتی می‌شود و نتایج ریاضی آن با چرخ بدون لبه کلاسیک مطابقت دارد، ضمن اینکه همان بدنه می‌تواند با جایگیری پای پایدار راه برود. این ساختار همچنین انعطاف‌پذیری دارد و الگوریتم یادگیری تقویتی عمیق امکان خلق گام‌های متنوع را فراهم می‌کند.

New Atlas: کاربردهای عملی TARS3D در کمک به انسان‌ها در محیط‌های خانگی، کاری، تفریحی یا شرایط اضطراری چیست؟

Sripada: ربات TARS3D یک ماژول حرکتی است که برای عبور غلت می‌زند و در مسیرهای پراکنده قدم برمی‌دارد. در انبارها، کارخانه‌ها و زیرساخت‌ها، به سرعت در راهروها حرکت می‌کند و سپس روی فاصله پالت‌ها، سینی کابل‌ها، شبکه‌ها، لبه پله‌ها و کانال کابل‌ها قدم می‌گذارد تا حسگرها را بررسی کند، موجودی را تایید کند یا بازرسی انجام دهد.

New Atlas: آیا این ربات می‌تواند در مراقبت از حیوانات یا کمک به دامداران مفید باشد؟

Sripada: این کاربرد ثانویه است، اما حرکت آرام و کم‌مصرف ربات می‌تواند بررسی‌های روزمره در دروازه‌ها و نقاط آب و نظارت کوتاه از راه دور در کلینیک‌ها یا پناهگاه‌ها را انجام دهد. استفاده کوتاه‌مدت مستلزم افزودن سیاست‌های حسگری و کنترل است.

New Atlas: فناوری TARS3D چه کاربردی در اسکلت‌های بیرونی، تعمیرات EVA یا اکتشافات فضایی دارد؟

Sripada: تمرکز بر انتقال پایدار، تعداد کم مفاصل و حرکت بهینه انرژی می‌تواند دستگاه‌های کمکی سبک را هدایت کند. برای کار بیرون از وسیله نقلیه، یک ماژول جمع‌وجور می‌تواند غلت زده حرکت کند، سپس قدم برداشته و خود را تثبیت کند تا حسگر یا ابزار را در حین بازرسی نگه دارد. این مسیرها به طور طبیعی از حرکت تاییدشده ناشی می‌شوند.

نوشته ربات الهام‌گرفته از فیلم اینتراستلار که هم راه می‌رود و هم می‌چرخد! + ویدیو اولین بار در Technoc. پدیدار شد.