پژوهشگران ژاپنی از نسل جدید رباتهای معلق در هوا برای استفاده خانگی رونمایی کردهاند که با الهام از شخصیتهای محبوب دنیای انیمیشن و بازیهای ویدیویی، رویکرد متفاوتی به تعامل انسان و ربات ارائه میدهد.
به گزارش سرویس رباتیک تکناک، این ربات معلق در هوا که بهجای استفاده از ملخهای پرسرعت و پرصدا با کمک هلیوم در هوا معلق میماند، میتواند بدون ایجاد خطر برای کاربران، در محیط خانه حرکت کند، وظایف ساده روزمره را انجام دهد و حتی به عنوان یک همراه عاطفی در کنار افراد حضور داشته باشد. پژوهشگران معتقد هستند این فناوری میتواند مسیر طراحی رباتهای خانگی را در سالهای آینده تغییر دهد و مفهوم همدم هوشمند را وارد مرحله تازهای کند.
این پروژه را گروهی از پژوهشگران دانشگاه کیئو (Keio University) در توکیو با همکاری پژوهشگرانی از آزمایشگاه رسانه مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT Media Lab) توسعه دادهاند. هدف اصلی این پروژه، ساخت رباتی بوده است که کاربران حضور آن را طبیعی، آرامشبخش و دوستانه احساس کنند؛ رباتی که بتواند در فضای زندگی انسان بدون ایجاد مزاحمت حرکت کند و تجربهای متفاوت از رباتهای خانگی امروزی ارائه دهد.
طراحان این سامانه برای شکل ظاهری و شیوه حرکت ربات از شخصیتهایی مانند تینکربل، شخصیت «میو» از مجموعه پوکمون و موجودات دودهای انیمیشنهای استودیو جیبلی الهام گرفتهاند. نتیجه این طراحی، رباتی نرم با ظاهری شبیه نهنگ سفید کوچک است که بهآرامی در فضای خانه معلق میماند و حرکات آن بیشتر به یک موجود زنده شباهت دارد تا یک ماشین باشد.
برخلاف پهپادهای متداول که برای معلق ماندن در هوا به ملخهای پرسرعت وابسته هستند، این ربات معلق در هوا از یک محفظه پرشده با هلیوم استفاده میکند. هلیوم بخش عمده وزن ربات را تحمل میکند و سامانه پیشران تنها وظیفه هدایت و حرکت را بر عهده دارد. همین ویژگی باعث میشود مصرف انرژی کاهش یابد، مدت زمان معلق ماندن افزایش پیدا کند و صدای تولیدشده نیز تقریباً به صفر برسد. همچنین حذف ملخهای بزرگ، جریان شدید هوا را از بین میبرد و حضور ربات را در محیط خانه بسیار آرامتر و دلپذیرتر میکند.
نمونه اولیه این ربات معلق در هوا بهجای ملخهای آشکار از بالههای نرم بالزن استفاده میکند. این بالهها با حرکت هماهنگ خود نیروی رانش ایجاد میکنند و تغییر در زاویه یا سرعت حرکت هر باله، امکان هدایت دقیق ربات را فراهم میسازد. حرکت یکنواخت و آرام این سامانه باعث میشود ربات هنگام حرکت در هوا، بیشتر شبیه موجودی زنده به نظر برسد تا یک وسیله مکانیکی باشد.
پژوهشگران این فناوری را صرفاً یک نمونه آزمایشی نمیدانند. آنها همزمان نخستین چارچوب جامع طراحی برای رباتهای معلق در هوا را نیز ارائه کردهاند. این چارچوب حاصل همکاری ۱۲ متخصص در حوزههای رباتیک، تعامل انسان و رایانه و طراحی صنعتی است و مجموعهای از اصول طراحی را برای توسعه نسل آینده این رباتها مشخص میکند.
در این چارچوب، ۱۰ محور اصلی برای طراحی رباتهای معلق در هوا تعریف شده است. این محورها شامل نحوه جابهجایی، شیوه برقراری ارتباط با کاربران، طراحی فیزیکی، الگوهای حرکتی، روش تعامل با انسان، نقش اجتماعی ربات، میزان استقلال عملکرد، قابلیتهای ارتباطی، ویژگیهای احساسی و نحوه حضور ربات در محیط زندگی هستند. پژوهشگران اعتقاد دارند که این استانداردها میتوانند مسیر توسعه رباتهای خانگی آینده را تسریع کنند و تعامل میان انسان و ماشین را طبیعیتر سازند.
یکی از مهمترین مزیتهای این فناوری، ایمنی بسیار بالای آن است. بدنه نرم و سبک ربات که با هلیوم پر شده است، در صورت برخورد با انسان، حیوانات خانگی یا وسایل منزل، خطر بسیار کمی ایجاد میکند. برخلاف پهپادهای معمولی که برخورد ملخهای آنها میتواند آسیبزا باشد، این ربات معلق در هوا حتی در تماس مستقیم نیز آسیبی وارد نمیکند.
پژوهشگران از این ویژگی با عنوان «ایمنی از طریق انعطافپذیری» یاد میکنند. در این رویکرد، ایمنی فقط به جلوگیری از برخورد محدود نمیشود، بلکه ساختار نرم ربات باعث میشود حتی در صورت تماس نیز خطری وجود نداشته باشد. به همین دلیل، ربات میتواند تعاملهای فیزیکی ملایمی مانند ضربه آرام برای جلب توجه، یادآوری لمسی یا حتی در آغوش گرفتن کاربران را انجام دهد.
این ربات معلق در هوا برای انجام کارهای روزمره نیز طراحی شده است. در آزمایشهای انجامشده، نمونه اولیه توانسته است کاربران را از خواب بیدار کند، زمان انجام فعالیتهای مختلف را یادآوری نماید، هنگام مطالعه در کنار افراد حضور داشته باشد، همراه آنها حرکت کند، حرکات موزون انجام دهد و با رفتارهای سرگرمکننده، فضای خانه را شادتر کند. البته پژوهشگران تأکید کردهاند که هدف این سامانه جایگزینی گوشیهای هوشمند یا دستیارهای صوتی نیست، بلکه قرار است به عنوان یک همراه فیزیکی همواره در کنار کاربران حضور داشته باشد.
یکی دیگر از ویژگیهای مهم این طراحی، استفاده از فضای سهبعدی داخل خانه است. ربات معلق در هوا میتواند بالای مبلمان معلق بماند، از پلهها عبور کند، کنار سقف قرار بگیرد یا در ارتفاع چشم کاربران حرکت کند. این قابلیت، محدودیتهایی را که رباتهای چرخدار در جابهجایی دارند، از بین میبرد و در عین حال، برخلاف پهپادهای رایج، حضور آن مزاحمتی برای ساکنان خانه ایجاد نمیکند.
نمونه ساختهشده از یک محفظه هلیومی، بالههای تقویتشده با الیاف کربن، سرووموتورهای بسیار سبک، ریزکنترلگر و یک باتری لیتیومی کوچک تشکیل شده است. حرکت هماهنگ دو باله، نیروی رانش رو به جلو را تولید میکند و اختلاف در حرکت آنها، تغییر مسیر و چرخش ربات را ممکن میسازد. این طراحی، حرکتی نرم، پایدار و کمصدا را در محیطهای بسته فراهم میکند.
با وجود مزیتهای فراوان، پژوهشگران تأکید دارند که ظرفیت حمل بار همچنان یکی از بزرگترین چالشهای این فناوری است. هر لیتر هلیوم تنها حدود یک گرم نیروی شناوری تولید میکند و همین موضوع، وزن تجهیزات قابل نصب روی ربات را به شدت محدود میکند. به همین دلیل، تیم تحقیقاتی استفاده از قطعات الکترونیکی فوقسبک، انتقال پردازشهای سنگین به رایانههای خارجی و کاهش تجهیزات پردازشی روی خود ربات را به عنوان راهکارهای اصلی افزایش کارایی پیشنهاد کرده است.
چارچوب معرفیشده تنها به یک نوع سامانه پیشران محدود نیست. پژوهشگران اعلام کردهاند که رباتهای معلق در هوای آینده میتوانند از فناوریهای مختلفی مانند بالههای بالزن، دمهای نوسانی شبیه ماهی، عملگرهای الهامگرفته از عروس دریایی، سامانههای رانش برداری و حتی دمندههای فراصوت بدون ملخ استفاده کنند. این انعطافپذیری، مسیر توسعه رباتهایی با کاربردها و طراحیهای متنوع را هموار میکند.
به باور پژوهشگران، رباتهای معلق در هوا میتوانند در آینده نقش همراهان عاطفی، دستیارهای هوشمند محیطی، کمککنندگان خانگی و حتی ابزارهای مراقبتی را بر عهده بگیرند. اگر چالشهای فنی مانند افزایش ظرفیت حمل بار و بهبود سامانههای کنترل برطرف شود، این رباتها میتوانند به بخشی از زندگی روزمره انسان تبدیل شوند و شیوه تعامل انسان با ماشین را برای همیشه دگرگون کنند.
