القاهرة : الأمير كمال فرج.

كشف تقرير أن التطور الذي شهدته الروبوتات خلال 60 سنة ، إنجاز لم يتم خلال 60 مليون سنة من عمر التطور البشري، مشيرا إلى أن الروبوتات لكي تكون شريكًا مهمًا للعامل البشري، يجب أن تتجاوز الأداء في المهام الضيقة، أو أن تصبح أرخص بكثير من امتلاكها وتشغيلها، أو أن تكون قادرة على القيام بأعمال خطيرة تهدد حياة البشر.

كتبت سيرا ريتشاردسون في تقرير نشرته مجلة Forbes "تخيل أنك تحاول قيادة دراجتك على مجموعة من السلالم - عشرات السلالم. ما لم تكن راكب دراجة موهوبًا، فمن المحتمل أنك ستسقط وتصيب نفسك. تعمل العجلات بشكل جيد للغاية في بيئة شديدة التنظيم - على سطح مستوٍ ، مع جوانب محددة للسطح الذي تتحرك عليه وحركة المرور غير المنتظمة التي تتقاطع مع اتجاه سفرك".

قد يقول الناس في الميكاترونكس إن بيئة الروبوتات ذات العجلات تحتاج إلى التحكم فيها نسبيًا بأنواع مماثلة من القيود. ضمن هذه القيود ، تكون العجلات قوية وفعالة وتعمل بسلاسة، ولدينا سلسلة إمداد بأجزاء للعجلات والمحاور ومكونات التوجيه.

لكن السلالم بيئات أقل تحكمًا وتقدم العديد من التعقيدات. قد يكون للسلالم ارتفاعات مختلفة داخل مبنى واحد. قد يتغير اتجاهها، ويمكن أن تميل صعودا أو هبوطا بمقدار 180 درجة ، ويمكن أن تكون مستقيمة أو متقطعة أو غير منتظمة.

تتطلب السلالم مزيدًا من الذكاء المكاني والذكاء الحركي للتنقل أكثر من الأسطح المسطحة. وهي تشكل مجموعة من التحديات لمهندسي الميكاترونيك للتغلب عليها أثناء تطويرهم للروبوتات لعالم يتجاوز الأسطح المسطحة والمحددة.

أرض مستوية

في عام 1959، قام جوزيف إنجلبرجر بتركيب ذراع الروبوتات Unimate # 001 في جنرال موتورز في ترينتون نيو جيرسي لالتقاط مكونات سيارة دييكاست. لا توجد أجهزة استشعار على هذا الجهاز. كان لديها ذاكرة مع ما يقرب من 64 كيلو من الذاكرة. يمكن استخدامه بأمان فقط في بيئات حلقة مفتوحة شديدة التحكم ومتكررة.

تشير "الحلقة المفتوحة" إلى فكرة أن الجهاز لا يستشعر، لأن الاستشعار يشكل "إغلاق الحلقة". يمكن لـ Unimate # 001 أداء المهمة الوحيدة التي تمت برمجتها لاستخدام ذاكرة 64 كيلو بايت.

بالمقارنة مع Unimate # 001 ، فإن ميكاترونيك الأجهزة الحديثة تحقق المعجزات في البيئات الخاضعة للرقابة - على سبيل المثال ، غرفة الغسيل الخاصة بك. تشعر غسالات الملابس الحديثة بأكثر من Unimate # 001. تزن الغسالة الغسيل بمقاييس الضغط أو بقياس الطاقة المطلوبة لتحريك الحمل. يمكن أن تستشعر المجففات كمية الرطوبة التي تتبخر من ملابسك أثناء تجفيفها حتى تعرف متى تتوقف.

تقوم أجهزة الاستشعار الجديدة (على سبيل المثال، مقاييس الإجهاد ومقاييس التسارع وعدادات الطاقة ومقاييس الرطوبة ودرجة الحرارة) ومعالجاتها بترجمة البيانات لتمكين أجهزتنا اليومية من إغلاق الحلقة.

يمكن أن تكون أجهزة الاستشعار والمعالجات الرقمية المتطورة هذه موثوقة وفعالة من حيث التكلفة ودقيقة، لأنها تأخذ عينات من البيانات بشكل غير متكرر، وتأخذ عينات بيانات صغيرة ، وتستخدم خوارزميات بسيطة.

مساحة عالية الأبعاد

نحن نعيش في بيئات متغيرة للغاية: درجات مختلفة من ارتفاعات وأشكال الغرف، وأرضيات ناعمة وأرضيات مغطاة بالسجاد، ورطبة وجافة، وصاخبة وهادئة. لكي تتحرك الآلات الآلية المستقلة داخل بيئتنا بشكل منتج، فإنها ستحتاج إلى الذكاء الحركي للحيوان ذي الأربع أرجل.

لوضع هذا في السياق، تشير التقديرات إلى أن الفقاريات الأولى (سمكة Hagfish) تواجدت قبل 450 مليون سنة. كان أول حيوان فقاري رباعي الأرجل هو رباعي الأرجل ، منذ 390 مليون سنة - لذلك استغرق الأمر حوالي 60 مليون سنة من التطور للتنقل في البيئة غير المنظمة للأرض البدائية.

بعد 62 عامًا فقط من تقديم Unimate # 001، ابتكرت بوسطن ديناميكس Boston Dynamics روبوتًا رباعي الأرجل بقيمة 74 ألف دولارًا اسمه Spot يمكنه أن يتبع بشكل متكرر مسارًا في بيئة معروفة.

نظرًا لأنه محمول، فإنه يتطلب معالجة كافية لتذكر المسار وإرشادات المشي (تذكر أن شبكة Wi-Fi لا يمكن الوصول إليها دائمًا). هذا النموذج من التكنولوجيا الحديثة لا يمتلك حتى الآن الذكاء الحركي (KI) ، أن رباعي الأرجل. يمكن أن يتخبط على الأسطح الملساء ، ويواجه صعوبة في التنقل حول الأشياء المتحركة، ولا يزال يعاني قليلاً على السلالم.

تجاوز المهام الضيقة

تنفق المؤسسات الأمريكية 300 مليار دولار سنويًا على رواتب 9.1 مليون موظف يعملون في مهن تركز على الإنتاج - أي المهام التي تتطلب تكرار رفع الأحمال الثقيلة، ونقل المعدات والمواد. تنفق هذه المنظمات 15 مليار دولار على الأجور لإكمال هذه المهام بمفردها (BLS ، 2016) ، للأفراد الذين يؤدون مهامهم بمهارة كبيرة (في الغالب) يعملون بشكل جيد مع أقرانهم. التكلفة الكلية لشركة ما لكل هؤلاء الأشخاص هي حوالي 40 ألف - 60 ألف دولار في السنة.

الروبوت Spot ، يمكنه بتكلفة أكثر من 150 ألف دولار سنويًا فقط بإكمال معظم المهام الروتينية. ودائمًا ما يكون معرضًا لخطر اكتشافه أو تعرضه للتلف (انظر قصة روبوت هيتشبوت HitchBot الذي قام المخربون بتدميره).

لكي تكون شريكًا مهمًا للعامل البشري، يجب أن تتجاوز الروبوتات الأداء في المهام الضيقة، أو أن تصبح أرخص بكثير من امتلاكها وتشغيلها، أو أن تكون قادرة على القيام بأعمال خطيرة تهدد حياة البشر. على سبيل المثال، فكر في فريق إنسان آلي يقوم فيه الإنسان بتشغيل روبوت عن بعد في بيئة قذرة أو مظلمة أو خطيرة (ثلاثية الأبعاد) - مثل روبوت Sarcos Guardian S الذي يفحص مصنع أسبست أو الحرير الصخري.

العامل الذكي

تتطور الكائنات الحية إلى حد كبير بسبب الظروف والمحفزات والقدرة على التكيف والازدهار في بيئة معينة. في حالة الروبوتات، تشمل العوامل الرئيسية للنجاح التطوري الحاجة البيئية ، والتقدم التكنولوجي، والقدرة على تصميم نظام بطريقة قابلة للتطبيق تجاريًا.

لا تتحسن اقتصاديات أعمال الأجهزة والميكاترونيك بمعدل البرمجيات أو السيليكون. ومع ذلك ، يؤدي أداء الحوسبة المتطورة إلى انخفاض في التكاليف وزيادة في التوازي، بينما يؤدي التعلم العميق إلى زيادة الكفاءة والمزيد من القدرات في متناول السيناريوهات التجارية.

نظرًا لأن استشعار الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي (على سبيل المثال، اكتشاف الأشياء، واكتشاف الوضعيات، و تحديد الأشياء المتحركة) أصبحت سلعًا، فقد يؤدي ذلك إلى زيادة الاهتمام بتحقيق وفورات الحجم في الميكاترونيك. ربما سيلهمون منصات ميكاترونيك الأجهزة مفتوحة المصدر.

سوف تتنافس الحلول الناجحة في الأسعار ونقاط الأداء القابلة للتطبيق في الأسواق التجارية مثل البيع بالتجزئة والتسليم والأمن. مع تطور الاتصال والحوسبة المتطورة، ستسمح لنا القدرة على توصيل هذه الروبوتات بشبكات أكبر بإغلاق حلقات العمل، وتحقيق التحول الرقمي.

تكشف كل دورة من الأتمتة في هذه الأسواق عن دورة من التطور من المشاريع البحثية إلى الأعمال الناجحة ماليًا - وتتميز كل فترة بعمال أذكياء حركيًا بشكل متزايد. على الرغم من أنني بدأت البرمجة عندما كان عمري 14 عامًا، إلا أنني متحمس الآن أكثر من أي وقت مضى حول كيف يمكن للتكنولوجيا أن تجعل حياتنا أكثر إنتاجية وأمانًا وإشباعًا.