گوشی قدیمی‌تان را دور نیندازید؛ شاید بتواند مغز یک ربات دوپا شود!

به گزارش مجله خبری نگار/بهار، پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس (UCLA)، رباتی به نام «فون‌بات» (PhoneBot) ساخته‌اند که از گوشی هوشمند برای کنترل یک ربات دوپا استفاده می‌کند.

به نقل از نیواطلس، این ربات کوچک حاصل کار آزمایشگاه رباتیک و سازوکار‌های حرکتی (RoMeLa) در دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس است. پژوهشگران رباتی دوپا را معرفی کرده‌اند که گوشی هوشمند در آن نقش بالاتنه، چشم‌ها و مغز را بر عهده دارد.

ایده اصلی این طرح، کنار گذاشتن تجهیزات گران‌قیمت و اضافی است. ربات‌های انسان‌نمای کوچک که در پژوهش‌ها استفاده می‌شوند، معمولا به حسگر‌های جداگانه، رایانه‌ای برای پردازش تصاویر و مجموعه‌ای از سیم‌کشی‌ها نیاز دارند؛ اما فون‌بات از قابلیت‌های موجود در گوشی هوشمند استفاده می‌کند.

دوربین گوشی نقش چشم‌های ربات را ایفا می‌کند و واحد اندازه‌گیری اینرسی یا IMU، تراشه‌ای که حرکت و زاویه انحراف را تشخیص می‌دهد، به حفظ تعادل آن کمک می‌کند. پردازنده گوشی نیز شبکه عصبی مورد نیاز برای کنترل مفاصل ربات را اجرا می‌کند و صفحه نمایش لمسی آن برای نمایش وضعیت و کنترل دستگاه به کار می‌رود.

فون‌بات ۴۸.۳ سانتی‌متر ارتفاع دارد و وزن آن با احتساب گوشی و باتری به ۱.۸ کیلوگرم می‌رسد. این ربات به ۱۳ موتور ارزان‌قیمت مجهز است؛ ۶ موتور برای هر پا و یک موتور دیگر برای چرخاندن بالاتنه.

قابلیت چرخش بالاتنه به ربات اجازه می‌دهد بدون آنکه تمام بدنش را بچرخاند، دوربین را به سمت فردی که دنبال می‌کند، هدایت کند.

گوشی هوشمند مستقیما با سیم به بدنه ربات متصل نیست، بلکه از طریق وای‌فای با یک رایانه کوچک نصب‌شده روی ربات ارتباط برقرار می‌کند. این رایانه نیز فرمان‌های حرکتی را به موتور‌ها می‌فرستد. به گفته پژوهشگران، این طراحی تعویض گوشی و استفاده از مدل‌های مختلف را آسان‌تر می‌کند.

فون‌بات پیش از آنکه نخستین قدم‌های واقعی خود را بردارد، در محیطی مجازی و با استفاده از روش «یادگیری تقویتی» آموزش دید؛ روشی که در آن سامانه از طریق آزمون و خطا و دریافت امتیاز، رفتار مناسب را یاد می‌گیرد.

در این فرایند، ربات برای حفظ سرعت حرکت، هماهنگ کردن قدم‌های دو پا و ایستادن روی پا‌های خود امتیاز می‌گرفت. در مقابل برای رفتار‌های نامناسب، مانند کشیدن پا‌ها روی زمین، امتیاز از دست می‌داد.

شبیه‌سازی همچنین محدودیت‌های واقعی موتورها، از جمله قدرت و سرعت آنها و لقی چرخ‌دنده‌ها را در نظر می‌گرفت. به این ترتیب، ربات حرکت‌هایی را یاد گرفت که در عمل نیز با توانایی‌های سخت‌افزاری آن سازگار بودند.

پژوهشگران در آزمایش‌های واقعی، توانایی فون‌بات در راه رفتن، دنبال کردن یک فرد با استفاده از دوربین و برخاستن از حالت درازکش روی شکم را نشان دادند.

البته این ربات هنوز نمی‌تواند تمام قابلیت‌های خود را به صورت مستقل اجرا کند. برای مثال، تشخیص گفتار و اجرای مدل زبانی مورد نیاز برای مکالمه همچنان روی یک لپ‌تاپ نزدیک انجام می‌شود و گوشی از طریق وای‌فای به آن متصل است. در مقابل، پردازش بینایی و کنترل راه رفتن مستقیما روی گوشی اجرا می‌شوند.

گوشی‌های ارزان‌قیمت هم جواب می‌دهند؟

پژوهشگران فون‌بات را با چهار گوشی اندرویدی آزمایش کردند: یک گوشی Honor ۹ متعلق به سال ۲۰۱۷ و سه مدل اعتباری که هرکدام با قیمتی حدود ۵۰ تا ۸۰ دلار خریداری شده بودند.

هر چهار گوشی توانستند عملکرد‌های اصلی ربات، از جمله تشخیص حرکت، کنترل راه رفتن، پردازش بینایی روی دستگاه و تعامل را اجرا کنند.

بااین‌حال، یک محدودیت وجود داشت: قابلیت نقشه برداری و مکان‌یابی هم‌زمان مبتنی بر دوربین، موسوم به SLAM، روی گوشی Honor ۹ اجرا نشد. پژوهشگران این مسئله را به در دسترس نبودن خدمات گوگل روی این دستگاه در آمریکا نسبت دادند. با وجود این، نتایج مقاله ثابت نمی‌کند که فون‌بات با تمام گوشی‌های اندرویدی سازگار است.

فون‌بات در شکل فعلی خود بازو ندارد و آموزش راه رفتن آن نیز فقط روی سطوح صاف انجام شده است. موتور‌های کوچک این ربات، وزن باری را که می‌تواند حمل کند و تنوع حرکت‌هایش را محدود می‌کنند.

پژوهشگران قصد دارند در مراحل بعدی، حرکت روی سطوح ناهموار، افزودن بازو‌های سبک و استفاده از مدل‌های زبانی برای برنامه‌ریزی حرکات را بررسی کنند. هدف این است که ربات بتواند دستور‌های گفتاری و اطلاعات بصری محیط را به اقدام‌های حرکتی تبدیل کند.

آنها همچنین پیشنهاد می‌کنند مدل‌های زبانی مناسب مستقیما روی گوشی هوشمند اجرا شوند تا وابستگی ربات به لپ‌تاپی که اکنون مسئول پردازش مکالمه است، کاهش یابد.

رباتی ارزان‌تر برای آموزش و پژوهش

سخت‌افزار و نرم‌افزار فون‌بات به صورت متن‌باز ارائه شده‌اند و این پروژه با هدف استفاده در آموزش، پژوهش و آزمایش‌های شخصی طراحی شده است. پژوهشگران آن را بستری معرفی می‌کنند که دیگران بتوانند توسعه‌اش دهند و قابلیت‌های تازه‌ای به آن اضافه کنند؛ نه یک ربات خانگی آماده برای انجام کار‌های روزمره.

برآورد تیم سازنده نشان می‌دهد که هزینه ساخت فون‌بات، بدون احتساب گوشی هوشمند، حدود ۴۰۰ دلار است. در مقابل، قیمت برخی دیگر از ربات‌های انسان‌نمای کوچک پژوهشی که در مقاله به آنها اشاره شده، بین ۳۵۰۰ تا ۱۳ هزار و ۸۰۰ دلار قرار دارد.

البته این ربات‌ها از نظر قابلیت‌ها و امکانات یکسان نیستند و مقایسه قیمت آنها به تنهایی نشان دهنده برتری مستقیم یکی بر دیگری نیست. با این حال، فون‌بات می‌تواند راهی کم‌هزینه‌تر برای ورود به دنیای رباتیک دوپا و آزمایش فناوری‌های مرتبط با آن فراهم کند.

شاید هنوز زمان آن نرسیده باشد که گوشی قدیمی خود را به یک همراه رباتیک خانگی تبدیل کنید؛ اما فون‌بات نشان می‌دهد که برای ساخت یک ربات پژوهشی کوچک، همیشه به مجموعه‌ای از تجهیزات گران‌قیمت نیاز نیست.