يمكن أن يساعد هذا الروبوت عن بعد في يوم من الأيام أن يساعد رجال الإطفاء

من الناحية النظرية ، أحد التطبيقات الرئيسية للروبوتاتيجب تعمل في بيئات (لأي سبب) خطير للغاية بالنسبة للبشر. أقول “من الناحية النظرية” لأنه في الممارسة العملية ، من الصعب الحصول على روبوتات للقيام بأشياء مفيدة في بيئات شبه منظمة أو غير منظمة دون إشراف بشري مباشر. هذا هو السبب في وجود بعض التركيز مؤخرًا على عن بعد: يمكن أن يكون البرمجيات البشرية التي تتعاون مع أجهزة الروبوت مزيجًا فعالًا للغاية.

لكي يعمل هذا المزيج ، تحتاج إلى شيئين. أولاً ، نظام تحكم بديهي يتيح للمستخدم تجسيد نفسه في الروبوت لتجريبه بشكل فعال. وثانياً ، روبوت يمكن أن يفي بنوع من التجسيد الذي يحتاجه الطيار البشري. الجزء الثاني هو أكثر تحديا ، لأن البشر لديهم معايير عالية جدا للتنقل والقوة والبراعة. لكن الباحثين في المعهد الإيطالي للتكنولوجيا (IIT) لديهم نظام يتمكن من فحص كلا المربعين ، وذلك بفضل رباعي القوي بشكل كبير ، والذي يضم الآن زوجًا من الأسلحة الضخمة على رأسه.

“إن الهدف الأساسي لهذا المشروع ، الذي أجري بالتعاون مع INAIL ، هو توسيع قدرات الإنسان إلى الروبوت ، مما يسمح للمشغلين بأداء مهام معقدة عن بعد في بيئات خطرة وغير منظمة للتخفيف Semini ، الذي يقود مشروع Robot Teleoperativo في IIT. يعتمد المشروع على رباعي الهيدروليكي Hyqreal ، وأحدث إضافة إلى عائلة IIT الرباعية.

كانت الهيدروليكية من الواضح جدًا أن السقوط غير صالح في الروبوتات ، لأنها معقدة وفوضوية ، وبشكل عام لا تحتاج الروبوتات إلى كثافة الطاقة السخيفة التي تأتي مع هيدروليكية. ولكن لا يزال هناك عدد قليل من الروبوتات في التطوير النشط الذي يستخدم هيدروليكيات على وجه التحديد بسبب كل هذه القوة. إذا كان روبوتك يحتاج إلى أن يكون ديناميكيًا للغاية أو يرفع أشياء ثقيلة حقًا ، فإن هيدروليكيات هي ، على الأقل في الوقت الحالي ، حيث يوجد.

IIT's Hyqreal رباعي الأرجل هو واحد من تلك الروبوتات. إذا كنت بحاجة إلى شيء يمكن أن يحمل حمولة كبيرة ، مثل زوج من الأسلحة الضخمة ، فهذا هو الروبوت الخاص بك. مرة أخرى في عام 2019 ، رأينا Hyqreal يسحب طائرة ثلاث طن. يزن Hyqreal نفسه 140 كيلوغرام ، ويمكن أن تنتج مفاصل ركبتها ما يصل إلى 300 متر من عزم الدوران. يتم تشغيل النظام الهيدروليكي بالبطاريات على متن الطائرة ويمكن أن يوفر ما يصل إلى 4 كيلووات من الطاقة. كما أنه يستخدم بعض من Moog الجميل المحركات الذكية المتكاملةأي للأسف لا يبدو أنه في التنمية بعد الآن. إلى جانب مجرد رفع الأشياء الثقيلة ، تجعل كتلة Hyqreal وقوتها منصة مستقرة للغاية ، وضمان قفص لفائف الألومنيوم والجلد Kevlar المتانة.

يتم ربط رباعية الهيدروليكية hyqreal من أجل الطاقة أثناء التجارب في IIT ، ولكن يمكن أن تعمل أيضًا على طاقة البطارية.IIT

الأسلحة التي يحملها Hyqreal iit-inail Armsالتي تزن 10 كيلوغرام لكل منها ولها حمولة 5 كجم لكل ذراع. لوضع ذلك في المنظور الصحيح ، فإن الحمولة القصوى لروبوت Boston Dynamics Spot هو 14 كجم فقط. يعني التكوين المثبت على الرأس للأسلحة أنه يمكنهم الوصول إلى الأرض ، ولديهم أيضًا مساحة عمل متداخلة لتمكين التلاعب الثنائي ، والذي يتم تعزيزه من خلال قدرة Hyqreal على تحريك جسمها لمساعدة الأسلحة في متناولهم. يقول Nikos Tsagarakis ، رئيس مختبر HHCM في IIT: “لقد كان تطوير تقنيات التشغيل الأساسية ذات الطاقة العالية والوزن المنخفض والتحكم المتقدم عامل تمكين رئيسي في جهودنا”. “لقد سمحت لنا هذه التقنيات بإدراك نظام التلاعب ذو الوزن المنخفض ذي الأوزان ذات السعة عالية الحمولة ومساحة عمل كبيرة ، ومناسبة للتكامل مع Hyqreal. “

يعد تعظيم المساحة التي يمكن الوصول إليها أمرًا مهمًا ، لأن الروبوت سيكون تحت السيطرة عن بُعد للإنسان ، والذي ربما لا يكون له أي اهتمام خاص بالقيود الميكانيكية أو القوية – يريدون فقط إنجاز المهمة.

https://www.youtube.com/watch؟v=ytqico6ixvk

لإنجاز المهمة ، قامت IIT بتطوير نظام عن بُعد ، وهو أمر غريب المظهر لأنه يتميز بمساحة عمل كبيرة جدًا تتيح للمستخدم الاستفادة من مجموعة الحركة الكاملة للروبوت. بعد أن جربت مجموعة من أنظمة الحضور عن بعد مختلفة ، يمكنني أن أؤكد مدى أهمية ذلك: إنه أمر مزعج للغاية أن تقوم ببعض المهام من خلال الحضور عن بعد ، ثم ضرب حد مشترك على الروبوت ويتعين عليه إيقاف ضبط موضع ذراعك. هذا هو السبب في أنه من المهم دراسة جودة الخبرة في المشغلين. يسمح لنا بتصميم أنظمة haptic و teleoperation بشكل مناسب لأنها توفر نظرة ثاقبة على مستويات البهجة أو الإحباط المرتبط بالتصور الغامرة ، والتعليقات المتعرجة ، والتحكم في الروبوت ، وأداء المهمة “، يؤكد Ioannis Sarakoglou ، المسؤول عن تطور تقنيات Teleoperation Haptic في مختبر HHCM. يحدث الأمر برمته في بيئة VR غامرة تمامًا ، بطبيعة الحال ، مع بعض التحسين النطاق الترددي الذكي المستوحى من الطريقة التي يرى بها البشر أن الصور ذات الدقة العالية فقط حيث يبحث المستخدم.

يوفر نظام التحكم في الحضور عن بعد في Hyqreal ملاحظات Haptic ومساحة عمل كبيرة.IIT

تم تصميم النظام ليتم استخدامه في البيئات الخطرة حيث لا ترغب في إرسال الإنسان. لهذا السبب هو شريك IIT في هذا المشروع هو Inail ، المعهد الوطني لإيطاليا للتأمين ضد الحوادث في العمل ، وهو أمر مهتم تمامًا بإيجاد طرق يمكن استخدام الروبوتات بها لإبعاد البشر عن طريق الأذى.

في الاختبارات مع رجال الإطفاء الإيطاليين في عام 2022 (باستخدام إصدار سابق من الروبوت مع ذراع واحدة) ، تمكن المشغلون من استخدام النظام لإطفاء حريق النفق المحاكاة. إنها خطوة أولى جيدة ، لكن لدى Semini خطط لدفع النظام للتعامل مع “المهام الأكثر تعقيدًا وثقيلة ومتطلبة ، والتي ستظهر بشكل أفضل إمكاناتها لتطبيقات العالم الحقيقي.”

كما هو الحال دائمًا مع الروبوتات والتطبيقات في العالم الحقيقي ، لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به ، كما يقول سيميني. يقول: “يجب تحسين موثوقية ومتانة الأنظمة في البيئات القاسية”. “على سبيل المثال ، يجب أن يتحمل الروبوت حرارة مكثفة والتعرض لفترة طويلة من اللهب في مكافحة الحرائق دون المساس بأدائه التشغيلي أو سلامته الهيكلية.” هناك أيضًا إدارة استهلاك طاقة الروبوت (وهو ليس صغيرًا) لمنحه وقت تشغيل مفيد ، وإدارة كمية المعلومات المقدمة إلى المشغل لزيادة الوعي الظرفي مع الحفاظ على الأمور مبسطة وفعالة. يقول يوناس تيفيرا ، الذي يقود تطور الواجهة الغامرة: “إن المشغلين الذين لديهم الكثير من المعلومات يزيد من عبء الإدراك ، في حين أن القليل جدًا يمكن أن يؤدي إلى أخطاء ويقلل من الوعي الظرفي”. “من المتوقع أن تحسن التقدم في واجهات الواقع المختلط الغامرة والضوابط المتعددة الوسائط ، مثل الأوامر الصوتية وتتبع العين ، الكفاءة وتقليل التعب في المستقبل.”

هناك الكثير من التقاطع هنا مع أهداف تحدي روبوتات DARPA للروبوتات البشرية ، باستثناء نظام IIT يمكن القول أنه أكثر واقعية من أي من هؤلاء البشريين ، على الأقل على المدى القريب. على الرغم من أننا بدأنا للتو في رؤية إمكانات البشر في البيئة التي يتم التحكم فيها بعناية ، إلا أن الكوادر قد خرجوا بالفعل في العالم ، مما يثبت مدى موثوقية تنقلهم بأربعة أرجل. التلاعب هو الخطوة التالية الواضحة ، ولكن يجب أن تكون أكثر من مجرد فتح الأبواب. نحتاجها لاستخدام الأدوات ، ورفع الحطام ، وكل ما تحدي DARPA Robotics الأشياء التي ستبقي البشر آمنة. هذا ما يحاول Robot Teleoperativo جعله حقيقيًا.

يمكنك العثور على مزيد من التفاصيل حول مشروع Robot Teleoperativo في هذه الورقة ، المقدمة في نوفمبر في 2024 مؤتمر IEEE حول الحضور عن بعد ، في باسادينا ، كاليفورنيا.