ربات انسان‌نما NEO با "دست‌های چابک": چگونه دست‌ها به API ورود به دنیای فیزیکی تبدیل می‌شوند؟

منبع: 1X Technologies

تنظیم: Felix, PANews

در تاریخ 10 ژوئیه، شرکت رباتیک 1X Technologies نسل جدیدی از ربات انسان‌نما NEO را با دست‌های مکانیکی با محرک تاندونی معرفی کرد که دارای 25 درجه آزادی (DOF) است و به سطحی نزدیک به توانایی‌های انسانی در چابکی، قدرت، ایمنی و قابلیت اطمینان دست یافته است.

این مقاله بر اساس معرفی رسمی 1X Technologies، جزئیات این دست مکانیکی را به شما نشان می‌دهد.

دست مکانیکی به منظور شکستن محدودیت‌های سخت‌افزاری ربات انسان‌نما طراحی شده است و داده‌ها را به عنوان تنها مانع برای بهبود عملکرد ربات‌ها معرفی می‌کند. با دستیابی به عملکردی که در ابعاد کلیدی به سطح یا فراتر از عملکرد دست انسان می‌رسد، اطمینان حاصل می‌شود که مدل‌های هوش مصنوعی دیگر محدود به چابکی نیستند. ربات NEO اکنون تقریباً می‌تواند هر کاری را که دستان انسانی قادر به انجام آن هستند، انجام دهد و دقت، سازگاری و لطافت مورد نیاز در محیط‌های واقعی را داراست.

ربات انسان‌نما یک کامپیوتر است که دستانش به عنوان API عمل می‌کند.

مدل، پشته ادراکی و پاها میزان تماس ربات با جهان را تعیین می‌کنند. در حالی که دستانش تعیین می‌کنند که چه کاری می‌تواند انجام دهد، چه چیزی را می‌تواند درک کند و هر توسعه‌دهنده‌ای که بر اساس آن توسعه می‌دهد چه کاری می‌تواند انجام دهد. یک ربات انسان‌نما با چنگک دو انگشتی تنها سه عمل را به توسعه‌دهنده نشان می‌دهد: گرفتن، قرار دادن و هل دادن. هر برنامه‌ای که در این پلتفرم نوشته شود، ترکیبی از این سه عمل است. سقف توانایی‌ها در نرم‌افزار نیست، بلکه در انتهای بازوهاست.

تجربه جهان از نوک انگشتان

وقتی به یک فرد نگاه می‌کنید که با یک شی ناشناخته مواجه است، متوجه می‌شوید که آنها آن را فشار می‌دهند تا سختی آن را احساس کنند، با نوک انگشتان خود بر روی آن می‌لغزند تا بافت آن را درک کنند، وزن آن را می‌سنجند، و با ترسیم آن، شکل آن را قضاوت می‌کنند و آن را فشار می‌دهند و رها می‌کنند تا الاستیسیته آن را احساس کنند. حس لامسه به طور غیرفعال اطلاعات را منتقل نمی‌کند، بلکه یک آزمایش است. دست به طور فعال سوالاتی را مطرح می‌کند و از مفاصل خود پاسخ‌ها را دریافت می‌کند. این همان روشی است که انسان‌ها اشیاء را درک می‌کنند و همچنین روش اولیه یادگیری کار با اشیاء است: از دوران نوزادی، از طریق میلیون‌ها بار کاوش.

این بدان معناست که دست‌ها تنها عملگرهایی نیستند که در انتهای سیستم ادراکی قرار دارند، بلکه خود یک سیستم ادراکی و ابزاری هستند. کیفیت آنها به عنوان ابزار توسط کل سیستم تعیین می‌شود. پرسش نیاز به کنترل دقیق نیرو دارد. خواندن پاسخ نیاز به بازخورد معکوس و شفافیت نیرو دارد تا بازخورد بتواند از طریق مکانیسم انتقال بازگردد و نه در دستگاه انتقال متوقف شود. پرسش نیاز به درجه آزادی و دقت دارد. احساس جزئیات نیاز به پوست دارد. پاسخ سریع نیاز به پهنای باند دارد. و میلیون‌ها بار کاوش نیاز به استحکام دارد، زیرا کاوش به معنای تماس است و تماس به ناچار باعث سایش می‌شود.

مفاصل خود حسگر هستند

بیشتر دست‌های رباتیک تنها دستگاه‌های خواندنی هستند. شما یک دستور موقعیت می‌دهید و دست به آنجا حرکت می‌کند، اما هیچ اطلاعات معناداری را باز نمی‌گرداند. دلیل آن در دستگاه انتقال است: در نسبت دنده‌های رایج 100:1 و 200:1، اصطکاک قبل از رسیدن نیروی تماس به موتور آن را جذب می‌کند. از آنجا که مفاصل دست خود حس ندارند، طراحان نیاز دارند که حسگرهای خارجی را بر روی آنها نصب کنند و آنچه در نوک انگشتان اتفاق می‌افتد را استنباط کنند، مانند اینکه با دوربین به یک دست بی‌حس نگاه کنند.

دست‌های NEO قابل خواندن و نوشتن هستند. این دست‌ها توسط یک تیم مهندسی برتر از صفر توسعه یافته‌اند و از طریق محرک‌های تاندونی 1X با نسبت دنده‌های پایین حدود 5:1 تا 15:1 عمل می‌کنند. تمام 25 درجه آزادی (22 درجه آزادی کاملاً محرک در انگشتان و کف دست و 3 درجه آزادی در مچ) دارای قابلیت کنترل نیرو هستند و می‌توانند به طور کامل معکوس عمل کنند. با فشار دادن انگشتان، آنها واکنش نشان می‌دهند و به دقت نیرویی که شما وارد کرده‌اید را گزارش می‌کنند. نیرو به سمت خارج جریان می‌یابد و اطلاعات در همان مسیر فیزیکی به داخل جریان می‌یابد. این شفافیت نیرو است که می‌تواند نیروی اعمالی را به اندازه‌گیری تبدیل کند.

مکانیسم ظریف‌تری نیز وجود دارد: حس عمقی. زیرا هر مفصل یک حلقه بسته است، حتی بدون دیدن، دست می‌تواند همیشه وضعیت خود را درک کند، درست مانند اینکه با چشمان بسته می‌توان نوک انگشتان را لمس کرد. وضعیت به همراه نیرو همیشه از طریق همان 25 مفصل انجام می‌شود.

25 روش پرسش

25 درجه آزادی حس نیرو چه چیزی را به ارمغان می‌آورد؟ نه برای خود مفاصل، بلکه برای یک سری حرکات گرفتن و روش‌های پرسش. توزیع درجه آزادی مهم‌تر از تعداد آن است: توزیع درجه آزادی NEO با ساختار آناتومیکی بدن انسان سازگار است و به سمت شست واقعی که می‌تواند مقاومت کند، متمایل است. این ساختار به منظور دستیابی به بهترین تعادل بین قابلیت‌های عملیاتی ربات و تولید، کنترل و نگهداری واقعی طراحی شده است.

این دست‌های مکانیکی جدید قادر به انجام عملیات دقیق در سطحی هستند که حتی فراتر از انسان است. NEO می‌تواند لگوها را مونتاژ کند، پیچ‌ها و سکه‌ها را از کیف پول خارج کند، لامپ‌ها را بچرخاند و نصب کند، از پیچ‌گوشتی استفاده کند، اشیاء را در دست بچرخاند، زیپ‌های کت را بکشاند، انگور را بر اساس رنگ مرتب کند، چای را از کتری بریزد، توپ‌های نرم را بگیرد، شارژر USB-C را وصل کند، لیوان را بردارد، سطوح را با دستمال و اسپری تمیز کند، از طریق زبان اشاره ارتباط برقرار کند و بسیاری از عملکردهای دیگر.

این دست‌های مکانیکی با 25 درجه آزادی دارای استاندارد IP68 ضد آب و استاندارد ایمنی غذایی هستند، به طوری که NEO می‌تواند مانند انسان به طور مستقل دست‌هایش را بشوید. حداکثر گشتاور مفصل شست به 3.5 نیوتن‌متر می‌رسد، حداکثر گشتاور مفصل انگشت به 2.6 نیوتن‌متر و نیروی خمشی انتهایی به 45 نیوتن می‌رسد. گشتاور مفصل مچ به 17.75 نیوتن‌متر می‌رسد. این امر به دست مکانیکی اجازه می‌دهد تا به طور کامل بگیرد، از ابزار استفاده کند، بلند کند و جابجا کند، درها را باز کند، بارها را هل دهد و در شرایط بارگذاری دقیقاً فشار دهد و در عین حال کاملاً انعطاف‌پذیر باقی بماند. با دقت موقعیت ±0.2 میلی‌متر، آنها می‌توانند در مقیاس کوچک کار کنند (و اشیاء را درک کنند).

نیم میلی‌متر نهایی

پوست اطلاعات را به کانال‌های ارتباطی اضافه می‌کند. داده‌های لمسی یک تصویر هستند. آنها دارای دامنه دینامیکی، وضوح، کانال‌ها و میدان دید هستند. دستان در نوک انگشتان و سطح خود دارای حسگرهای لمسی غنی و با وضوح بالا هستند که می‌توانند نیروی عمودی، موقعیت تماس و نیروی برشی را اندازه‌گیری کنند. این امر به NEO اجازه می‌دهد تا زمانی که اشیاء شروع به لغزش می‌کنند، تشخیص دهد و به صورت بلادرنگ واکنش نشان دهد. داده‌های بصری ویدیوهایی از وکتورهای نرمال سطح تماس، نقشه‌های حرارتی فشار در هنگام دست دادن و گرفتن اشیاء شکننده را بدون آسیب‌دیدن نشان می‌دهند.

طراحی پوست با حسگرهای داخلی و تاندون‌های آن هماهنگ است. این یک ماده عملکردی است، نه یک ماده تزئینی. زیرا تنها با دیدن نمی‌توان بسیاری از کارها را انجام داد (به ویژه در پردازش اشیاء کوچک، شفاف، قابل تغییر یا پنهان)، این بازخورد لمسی برای عملیات هوشمند سازگار بسیار حیاتی است.

علاوه بر این، این دست‌های مکانیکی به طور خاص برای عملیات مداوم طراحی شده‌اند و حتی پس از میلیون‌ها چرخه تعامل نیز عملکرد خود را حفظ می‌کنند. قابلیت اطمینان در طراحی هر زیرسیستم و مؤلفه وجود دارد: تاندون‌ها، بلبرینگ‌ها، ساختار انگشتان، کابل‌کشی، ادغام لمسی، اجزای الکترونیکی و فرآیندهای مونتاژ. اجزاء و مجموعه‌های کامل انگشتان میلیون‌ها چرخه آزمایش را پشت سر گذاشته‌اند و واحدهای محرک تحت شرایط دمایی شدید آزمایش شده‌اند و مفصل مچ در بارهای بالا بیش از 2 میلیون چرخه اعتبارسنجی قابلیت اطمینان را گذرانده است.

کل دست مطابق با استاندارد IP68 ایمنی را بیشتر تضمین می‌کند: نسبت دنده بسیار پایین، همراه با محرک تاندونی و اینرسی پایین انتهایی، حتی در صورت ضربه‌های خارجی، می‌تواند به طور ایمن انگشتان را به عقب برگرداند. ویدیوهای آهسته نشان می‌دهند که وقتی این دست مورد ضربه، کوبیدن، گیر کردن در کشوهای بسته یا برخورد با فوم قرار می‌گیرد، واکنش نشان می‌دهد.

سخت‌افزار پشت صحنه

عملکرد API به لایه فیزیکی آن بستگی دارد. موتور در ساعد قرار دارد، جایی که بیشتر قدرت دست انسان قرار دارد، و از طریق تاندون‌های اختصاصی در مچ دست به حرکت درمی‌آید. این است که چگونه یک دست سبک می‌تواند در حالی که دما را به اندازه کافی پایین نگه می‌دارد، نیروی بسیار زیادی تولید کند و به این ترتیب عملکرد مداوم را فراهم کند.

دست مکانیکی به طور نزدیک موتورهای خود را که به طور خودکار طراحی شده‌اند، اجزای الکترونیکی سفارشی، حسگرهای جاسازی شده، سیستم‌های تاندونی اختصاصی، دستگاه‌های انتقال فشرده و نرم‌افزار مخصوص دست را ادغام کرده است. این ادغام عمودی عمیق به بهبود سریع و تجمعی منجر شده است. هر دستگاه از مواد تاندونی و موتور 1X تا پلیمرهای نرم نهایی، پوست و اجزای حسگری لمسی، همه در داخل تولید می‌شود. امسال قادر به تولید 10,000 دست مکانیکی خواهیم بود.

سلب مسئولیت: این محتوا صرفاً برای اطلاع‌رسانی عمومی و برندینگ ارائه شده و به‌ منزله مشاوره مالی، سرمایه‌گذاری، حقوقی یا مالیاتی تلقی نمی‌گردد. هیچ‌یک از رویدادها، جوایز، رویدادهای آنلاین یا اطلاعات مرتبط ذکرشده در اینجا نباید به‌عنوان توصیه، درخواست یا دعوت برای خرید، فروش، معامله یا هرگونه اقدام دیگر در رابطه با دارایی‌های رمزارزی یا استفاده از خدمات تلقی شوند. دارایی‌های رمزارزی با نوسانات بالایی همراه بوده و ممکن است منجر به زیان شوند. خدمات WEEX و رویدادهای آنلاین ممکن است در تمام مناطق در دسترس نبوده و مشمول قوانین، مقررات و شرایط احراز صلاحیت مربوطه هستند. شما مسئول رعایت قوانین محلی در استفاده از خدمات WEEX هستید و باید پیش از انجام هرگونه فعالیت مرتبط با ارزهای دیجیتال، ریسک‌های آن را به‌دقت بررسی کنید.