اليد الروبوتية التي تقبض مثل يد الإنسان

يد مصممة على غرار تشريح الإنسان

معظم الروبوتات الصناعية تقبض الأجسام بإصبعين صلبين أو ملقط بسيط. وهذا التصميم يناسب الأجسام المنتظمة والقابلة للتنبؤ كالصناديق فوق منصة نقالة، لكنه يتعثر مع أي جسم هش أو غير منتظم الشكل أو متفاوت الوزن، أي النوع الذي تتكيف معه يد الإنسان غريزيًا. وشركة mimic robotics، وهي شركة ذكاء اصطناعي فيزيائي مقرها زيورخ في سويسرا، صنعت يد mimic M1 لحل هذه المشكلة تحديدًا، وتصفها بأنها أول يد روبوتية مصممة خصيصًا للأتمتة الصناعية.

تحاكي مفاصل اليد المدى الوظيفي ليد الإنسان، بما في ذلك حركة تباعد الأصابع والإبهام المقابل، موزعة على 15 درجة حرية مُشغّلة و21 مفصلًا إجمالًا. وبدلًا من وضع المحركات داخل اليد نفسها، تحرك mimic الأصابع عبر أوتار متصلة بمحركات موضوعة في الساعد، محاكية بذلك كيفية بناء اليد البشرية فعليًا، حيث تتركز كتلة العضلات في الساعد بينما تؤدي الأوتار العمل عند أطراف الأصابع. وتقول الشركة إن هذا يبقي اليد أخف وزنًا وأكثر متانة للاستخدام الصناعي المستمر.

ما الذي تستطيع اليد استشعاره وحمله

مواصفات M1 تصف نطاقًا واسعًا بشكل غير معتاد لقابض واحد. فهي تحافظ على قبضة ثابتة لحمولات تتجاوز 25 كيلوغرامًا، أي نحو 55 رطلًا، بينما ترصد في الوقت نفسه قوى صغيرة تصل إلى 0.1 نيوتن، وهي حساسية تكفي لتمييز الفارق بين قبضة محكمة وأخرى على وشك سحق شيء هش. وتوفر مستشعرات لمسية مدمجة في أطراف الأصابع هذه التغذية الراجعة للقوة مباشرة، ولأن كل مفصل يعمل كمشغّل ومستشعر معًا، تنقل اليد باستمرار معلومات مفصلة عمّا تلمسه، لا موقع أصابعها فقط.

وفي مقاطع نشرتها الشركة، استخدمت اليد ملقطًا صغيرًا لوضع مكون صغير على لوحة دائرة كهربائية ونقره في موضعه، ثم التقطت في عرض منفصل برغيًا وسلمته بين إصبعين من أصابعها إلى يد ثانية. وكلا الحركتين متواضعتان، لكن كل منهما يعتمد على تحكم دقيق بالقوة وتوقيت محكم، وهما الصفتان اللتان تفتقر إليهما عادة القابضات البسيطة بإصبعين.

بيانات تدريب دون وجود روبوت في الغرفة

يدٌ بهذه القدرة لا تزال بحاجة إلى التعلم، وعالجت mimic هذا الأمر عبر جهاز مرافق اسمه mimic wearable U1. وهو هيكل خارجي قابل للارتداء يرتديه الشخص لأداء مهام بيديه. ويقيّد رباط صلب يد المرتدي على الحركات التي تستطيع M1 تأديتها فعليًا فقط، فتنتقل البيانات الناتجة مباشرة إلى الروبوت دون الحاجة إلى ترجمتها لاحقًا.

وهذا مهم لأن الطريقة المعتادة لجمع بيانات تدريب الروبوتات، أي التشغيل عن بُعد، تتطلب وجود روبوت فعلي في الموقع وتواجه صعوبة في التوسع. ومع الجهاز القابل للارتداء، يستطيع الشخص توليد بيانات تدريب صالحة بمجرد أداء المهمة، دون وجود روبوت إطلاقًا. وصممت mimic اليد والجهاز القابل للارتداء معًا لهذا السبب بالذات، للحفاظ على يد الإنسان كنقطة مرجعية ثابتة عبر العتاد والبيانات المستخدمة لتدريبه.

أين يُفترض أن تعمل اليد

يصل النظام الجاهز إلى العملاء عبر محطات روبوتية قابلة للتهيئة، متاحة بذراع واحدة أو ذراعين على طاولة ثابتة أو منصة متنقلة. وتشير mimic إلى ثلاثة استخدامات رئيسية، التجميع اليدوي المعقد وعمليات التغليف في التصنيع، وفرز الأجسام غير المنتظمة الشكل وتغليفها، ومهام تلاعب أوسع في بيئات يتغير فيها موضع الجسم وشكله ومادته باستمرار، وهي ظروف لا تستطيع الأتمتة الثابتة التقليدية التعامل معها عادة.

لماذا تطورت الأيدي الروبوتية ببطء أكثر من الأذرع

حققت الروبوتات الصناعية تقدمًا حقيقيًا في الوصول والسرعة والحركة القابلة للتكرار على مدى العقود الماضية. أما الأيدي الروبوتية فتطورت ببطء أكثر. فالقابضات بإصبعين تناسب الأجسام المنتظمة والصلبة، لكنها لا تتكيف بسهولة مع تنوع الأشكال والأوزان ودرجات الهشاشة الموجودة في أي مصنع أو مستودع عادي. وهذه الفجوة جعلت كثيرًا من المهام اليدوية الدقيقة يؤديها البشر، ليس لأن الروبوت عجز عن الوصول إلى الجسم، بل لأن لا شيء في طرف ذراعه كان قادرًا على التعامل معه بالشكل المناسب.

وتستهدف M1 هذه المشكلة تحديدًا لا الأتمتة بمعناها الواسع. وما إذا كانت ستنجح على نطاق واسع يعتمد على عمليات نشر حقيقية لا تزال أمامها، وستعتمد فائدتها بقدر ما تعتمد على العتاد نفسه على البرمجيات المدربة على التحكم بها. وما تمثله حتى الآن هو يد هُندست لمطابقة نطاق أوسع من سلوك القبضة البشرية مما يتيحه أي قابض ثابت، موجهة نحو مهام التصنيع واللوجستيات التي بقيت يدوية تحديدًا لأن الأيدي الروبوتية الحالية لم تكن قادرة على التعامل معها.