از بیگ‌داگ تا استرچ: نگاهی به سیر تکامل ربات‌های بوستون داینامیکس

بوستون داینامیکس (Boston Dynamics) یکی از شرکت‌های مطرح تولیدکننده ربات است که تاکنون توانسته ربات‌های بسیار کارآمد و مبتکرانه‌ای را برای استفاده در حوزه‌های لجستیک، صنعتی و امدادرسانی توسعه دهد. در این مطلب می‌خواهیم نگاهی به سیر تکامل ربات‌های این کمپانی داشته باشیم.

به جرات می‌توان گفت بوستون داینامیکس یکی از پیشگامان عصر نوین فناوری محسوب می‌شود و فناوری‌ها و دستاوردهای نوین دنیای رباتیک، مهندسی مکانیک و هوش مصنوعی را به بهترین شکل ممکن به خدمت گرفته است. این شرکت در طول دهه اخیر ربات‌های شگفت‌انگیزی را تولید کرده که می‌توانند بهتر از برخی رقبای انسانی بپرند، بدوند و حتی حرکات موزون انجام دهند.

شاید به نظر شما ساخت چنین ربات‌هایی در زمان کنونی کار ساده‌ای باشد و اکثر شرکت‌های به لطف دستیابی به فناوری‌های جدید چنین محصولاتی را عرضه می‌کنند؛ اما باز هم چنین پیشرفت‌هایی موفقیت بزرگی برای این شرکت محسوب می‌شوند.

در توییت Wonders of Science که امسال منتشر شد، یکی از ربات‌های ۲۰۰۹ با یکی از ربات‌های ۲۰۱۹ بوستون داینامیکس در کنار هم با یکدیگر مقایسه شده‌اند و به‌وضوح شاهد تفاوت محسوس این دو ربات و پیشرفت ده ساله شرکت هستیم.

بعید به نظر می‌رسد سرعت پیشرفت بوستون داینامیکس در سال‌های آتی کاهش یابد و این شرکت قصد دارد در آینده نیز همچنان به تولید ربات‌های کارآمد خودادامه دهد. مسئولان بوستون داینامیکس در کنفرانسی مطبوعاتی در سال میلادی جاری، فروش این شرکت به هیوندای موتور گروپ (Hyundai Motor Group) را تایید کردند؛ البته خاطرنشان کردند که این مشارکت توانسته است به بوستون داینامیکس در گسترش حضورش در بازار اتوماسیون لجستیک کمک کند.

منظور از اتوماسیون لجستیک خودکارسازی فرآیندها و مراحل مرتبط با طراحی، تولید و عرضه ازجمله جمع‌آوری اطلاعات، انتقال مواد اولیه، موجودسازی کالاها، انبارداری، بسته‌بندی و انتقال محصولات نهایی و در برخی موارد هم تامین امنیت کالاهاست. مسئولان امر بوستون داینامیکس در این کنفرانس مطبوعاتی اعلام کردند که احتمالا رباتی متحرک برای استفاده در انبارها در سال ۲۰۲۱ عرضه خواهند کرد و با اعلام این خبر تلاش کردند ادعای خود مبنی بر گسترش حضور در بازار اتوماسیون لجستیک را ثابت کنند.

در ضمن این شرکت در ماه مارس سال میلادی با اعلام خبر رونمایی از نسخه اولیه ربات استرچ (Stretch)، بار دیگر ادعای خود را ثابت کرد. استرچ در حقیقت رباتی با بازوی جرثقیلی محسوب می‌شود که با هدف خودکارسازی فرایندهای مرتبط با انبارداری بدون نیاز به استفاده از تجهیزات و زیرساخت سنگین، پرهزینه و غیرقابل‌تغییر طراحی شده است. این ربات برای انجام کار خود از یک سیستم هوش مصنوعی که با نام «Pick» شناخته می‌شود، استفاده می‌کند.

این سیستم به استرچ کمک می‌کند با روند تغییر دائمی چیدمان جعبه‌هایی که آن‌ها را جابه‌جا می‌کند، کاملا هماهنگ شود.

شاید این‌طور به نظر بهتر برسد که استرچ جذابیتی ندارد و یکی از کسالت‌آورترین ربات‌های بوستون داینامیکس است؛ زیرا نه می‌تواند در را باز کند، نه می‌تواند پشتک بزند و حتی نمی‌تواند سریع حرکت کند. اگرچه استرچ این ویژگی‌های جذاب را ندارد، اما تولید آن پاسخ کاملا مناسبی به درخواست شبکه انبارداری بسیار گسترده متشکل از صدها هزار انبار در سراسر جهان برای خودکارسازی و تسریع بخش عمده‌ای از کارها تا جای ممکن است.

استرچ ربات بی‌نقصی نیست و تنها ویژگی شاخص آن، حمل جعبه‌ها تا وزن ۲۳ کیلوگرم و حرکت آن‌ها تا مسافتی است که نیروی انسانی هم می‌تواند جعبه‌ها را تا آن مسافت جابجا کند. در ضمن این ربات مجهز به باتری بزرگی است که می‌تواند نیروی آن را تا ۸ ساعت تامین کند؛ البته می‌توان ربات را مستقیم به برق نیز متصل کرد.

بسیاری از افراد با توجه به متفاوت بودن اندازه انبارهای مختلف، در مورد میزان کارآمد بودن استرچ مردد هستند؛ البته نباید این موضوع را فراموش کنیم که طراحان برای آزمایش آن از جنبه‌های مختلف، یک سال فرصت دارند و ربات در این مدت برای استفاده آزمایشی در اختیار مشتریان قرار می‌گیرد؛ بنابراین تا عرضه رسمی استرچ در سال ۲۰۲۲، فرصت کافی برای اثبات کارآمد بودن آن وجود دارد

«مایکل پری» (Michael Perry)، معاون بخش توسعه و بازرگانی بوستون داینامیکس در گفتگویی اذعان کرده که در ساخت استرچ از بسیاری از فناوری‌هایی که بوستون داینامیکس تاکنون به آن‌ها دست یافته، بهره گرفته شده است؛ مخصوصا در طراحی سیستم حرکت این ربات روی دو پایه. این سیستم در طراحی ربات اطلس که می‌تواند مانند یک پارکورکار حرکات بسیار جالبی انجام دهد، به کار گرفته شده است.

وی توضیح داد که برای برداشته شدن یک جعبه توسط ربات، تنها استفاده از بازوهای متحرک با اندازه افزایش‌یافته کافی نبوده و قسمت‌های متحرک بدنه و پایه‌ها و مفصل‌هایی که این دو قسمت را به یکدیگر متصل می‌کنند نیز باید برای انجام این کار کاملا هماهنگ با یکدیگر حرکت کنند. بخش عمده‌ای از طراحی استرچ نیز شبیه اطلس است.

می‌توان گفت بوستون داینامیکس قصد دارد هم بازارهای رباتیک مرتبط با صنایع پیشتاز را از آن خود کند و هم ربات‌هایی برای عموم مردم بسازد. اجازه دهید با ربات‌های ساخته‌شده توسط بوستون داینامیک قبل از استرچ و فناوری‌های مورد استفاده در آن آشنا شویم و نگاهی هم به چشم‌انداز شرکت در آینده برای استفاده از فناوری‌های نوین داشته باشیم.

ربات بیگ داگ یا BiGDog (سگ بزرگ) - ۲۰۰۴

 ربات BIGDog که دارپا یا آژانس پروژه‌های پژوهشی پیشرفته، بودجه ساخت آن را تامین کرده است، نخستین ربات دارای پای ساخت بوستون داینامیکس محسوب می‌شود. این ربات چهارپا با هدف کمک به سربازان برای حمل بارهای سنگین ساخته شد و می‌توانست با کمک تجهیزاتی مثل حسگرهای ژیروسکوپ، حسگر موقعیت مفاصل ربات، دید استریو و فناوری لیدار (LIDAR) در مسیرهای ناهموار بدون هیچ گونه مشکلی پابرجا بماند و حرکت کند.

این ربات در آزمایش‌ها علی‌رغم اینکه از تپه‌های بسیار پرشیب و ناهمواری بالا و پایین می‌رفت و افرادی که در حال آزمایش آن بودند، با پا ضربات نسبتا سختی به آن می‌زنند؛ اما همچنان به‌صورت شگفت‌انگیزی تعادل را حفظ می‌کرد و پاهای ربات زیر آن باقی می‌ماندند.

بیگ داگ توانایی حمل 181 کیلوگرم بار را داشت و می‌توانست فرمان‌های صوتی را نیز تشخیص دهد. ارتش آمریکا چندین بار این ربات را آزمایش کرد تا ببیند در هنگام انجام عملیات تا چه اندازه می‌تواند کارآمد باشد.

بیگ داگ در زمان‌های مختلف بارها مورد آزمایش قرار گرفت. یکی از این بررسی‌ها در سال ۲۰۱۰ انجام شد و در آن زمان در حفظ تعادل در هنگام طی کردن مسیر در پستی‌وبلندی‌ها و حمل بار عملکرد بهتری از خود نشان داد؛ اما ارتش آمریکا از سال ۲۰۱۵ دیگر از این ربات استفاده نکرد. «کایل اولسون» (Kyle Olson)، سخنگوی آزمایشگاه رزمی نیروی دریایی ایالات‌متحده آمریکا (US Marine Corps Warfighting Laboratory) اذعان کرد که بیگ داگ سروصدای زیادی داشته و قابل‌استفاده نبوده است.

ربات وایلد کت یا Wildcat (گربه وحشی) - ۲۰۱۱

این ربات با هدف ساخت رباتی پرسرعت توسط بوستون داینامیکس تولید شد که با توجه به وزن ۱۵۰ کیلوگرمی خود چندان نمی‌توانست شایسته این عنوان باشد! این ربات نیز مانند بیگ داگ، چهارپا داشت اما پاهای او کوتاه‌تر بودند و با زاویه تندی خم می‌شدند. وایلد کت که مجهز به یک موتور دو زمانه گازی بود، پرسر وصداترین ربات بوستون داینامیکس تا آن زمان محسوب می‌شد و در آزمایش‌های خود تنها توانست به‌ سرعت ۳۲ کیلومتر در ساعت دست پیدا کند.

ربات اسپات یا Spot (کلاسیک، مینی) - 2015

این ربات که نسخه اولیه آن اسپات کلاسیک نامیده شد، یکی دیگر از ربات‌های چهارپای بوستون داینامیکس محسوب می‌شود که هم در فضای داخلی و هم فضای خارجی قابل‌ استفاده بود و ساخت آن باعث تغییر و تحول بزرگی در مسیر پیشرفت توسعه بوستون داینامیکس شد.

این ربات دارای شاسی لوله‌شکلی بود که قطعات روی آن سوار شده بودند. کلاسیک اسپات با وزن ۷۲.۵ کیلوگرمی خود نسبت به ربات‌های چهارپای قبل از خود کوچک‌تر، سریع‌تر و چابک‌تر بود. دلیل کاهش اندازه این ربات نسبت به ربات‌های قبلی، استفاده از موتور برقی به‌جای موتور گازی در آن بود.

بوستون داینامیکس در سال ۲۰۱۶ نسخه کوچک‌تری از ربات با عنوان اسپات مینی را نیز عرضه کرد که اکنون مدل برتر و پرچم‌دار اسپات محسوب می‌شود. بوستون داینامیکس در این ربات به جای استفاده از سیستم حرکتی هیدرولیکی، از سیستمی کاملا الکترونیکی و برقی استفاده کرد و این ابتکار باعث شد وزن ربات به ۵۵ کیلوگرم کاهش یابد و بهتر بتواند حرکت خود را کنترل کند.

در این ربات سگی جدید دو قسمت برای حمل بار تعبیه شده بود و می‌توانست تا ۱۴ کیلوگرم بار را حمل کند. بوستون داینامیکس اسپات کلاسیک را ماشینی توصیف کرد که زمینه‌ساز دستیابی به توانایی کنترل بهتر بخش‌های متحرک و دینامیک اسپات مینی شده است. اسپات مینی نخستین رباتی بود که بوستون داینامیکس تصمیم گرفت آن را به‌صورت تجاری عرضه کند و در ژوئن ۲۰۲۰ با قیمت 74,500 دلار در اختیار مصرف‌کنندگان قرار گرفت.

Atlas یا اطلس - 2013

اطلس، ربات شاهکار انسان‌نمای بوستون داینامیکس، محصول شگفت‌انگیزی از سوی بوستون داینامیکس است که ساختار کاملا منعطفی دارد و می‌تواند حرکت‌های ژیمناستیک‌وار و آکروباتیکی را به‌راحتی انجام دهد؛ درست مانند نیروهای مخفی در حال آموزش! اطلس به‌راحتی می‌تواند بالا بپرند، پشتک بزند و کاملا بچرخد.

قد این ربات که برای نخستین بار در سال ۲۰۱۳ عرضه شد، در حالت ایستاده 1.8 متر و وزن آن ۱۵۰ کیلوگرم است. بوستون داینامیکس نخستین بار این ربات را با هدف شرکت در چالش رباتیک دارپا معرفی کرد. این چالش در واقع رقابتی برای تسریع توسعه فناوری رباتیک به‌منظور استفاده از ربات‌ها به‌عنوان نیروی امدادرسان در فجایع طبیعی و انسانی محسوب می‌شود.

گوگل بوستون داینامیکس را در سال ۲۰۱۳ خرید و این شرکت در طول سال‌ها توانست به برخی قابلیت‌های بالقوه فناوری چاپ سه‌بعدی پی ببرد. این دو اتفاق باعث شد ربات اطلس از ابتدای پیدایش خود تاکنون تغییرات زیادی را تجربه کند.

«آرون ساندرز» (Aaron Saunders)، معاون بخش مهندسی بوستون داینامیکس در گفتگویی در مورد تحول روش ساخت ربات‌های این شرکت با بهره‌مندی از قابلیت‌های فناوری چاپ سه‌بعدی توضیح داد و اشتیاق خود را برای استفاده از این فناوری‌ها ابراز کرد.

او در رابطه با این موضوع این‌چنین گفت: «ما با استفاده از این فناوری‌ها می‌توانیم قطعاتی کاملا طبیعی طراحی و ایجاد و از افت فشار جلوگیری کنیم. در ضمن فناوری چاپ سه‌بعدی ما را از ساخت بسیاری از قطعاتی که اکنون اضافه به نظر می‌رسند، بی‌نیاز می‌کند. این فناوری امکان چاپ تنوع گسترده‌ای از قطعات مختلف را نیز امکان‌پذیر می‌کند.»

قد مدل کنونی ربات اطلس 1.5 متر و وزن آن ۸۰ کیلوگرم است. سیستم شگفت‌انگیز حرکتی هیدرولیکی این ربات از ۲۸ مفصل تشکیل شده است. طبق اطلاعات منتشر شده در وب‌سایت بوستون داینامیکس، اطلس برای محاسبه سرعت و هماهنگ کردن حرکت بخش‌های مختلف خود، از الگوریتم‌های پیچیده‌ای استفاده می‌کند. اطلس جدید در حال حاضر هنوز به بازار عرضه نشده است، اما این موضوع به معنی این نیست که این محصول هرگز روانه بازار نمی‌شود.

ساندرز معتقد است که هدف از طراحی این ربات، افزایش نوآوری و خلاقیت در میان اعضای تیم طراح و سازنده است و اطلس به آن‌ها کمک می‌کند به روش چگونگی کنترل سیستم‌های پیچیده دست پیدا کنند.

ربات‌های هندل و استرچ - 2017

بوستون داینامیکس در ساخت ربات‌های جدید خود که اکنون شاهد آن‌ها هستیم، از تمام روش‌ها و فناوری‌های مبتکرانه نوین خود بهره برده است. در ربات استرچ تمام ویژگی‌های ربات اطلس دیده می‌شود اما این ویژگی‌ها در ربات هندل (Handle) بیشتر دیده می‌شود که به گفته مسئولان امر بوستون داینامیکس، ساخت آن نوعی فعالیت پژوهشی ریسک‌پذیر در حوزه ساخت ربات‌های چرخ‌دار است

هندل به شیوه بسیار خوبی روی دو چرخ متعادل شده و می‌تواند درست مانند استرچ برای حمل بارهای مختلف و حتی پالت‌های ساختمانی مورد استفاده قرار بگیرد. طراحی نمونه اولیه این ربات در سال ۲۰۱۹ به‌روز شد اما این نمونه به‌صورت تجاری عرضه نشد. بوستون داینامیکس در حال سرمایه‌گذاری برای عرضه استرچ در سال آینده است تا بتواند نیاز بخش انبارداری به ربات را تامین کند، اما انبارداری تنها بازار هدف بوستون داینامیکس نیست.

هوش مصنوعی چگونه به حرکت ربات‌های چهارپا کمک می‌کند؟

در ژانویه سال میلادی گذشته «وینسا» (Vinsa)، شرکت ارائه‌دهنده فناوری‌های مبتنی بر هوش مصنوعی بصری، فروش نسخه جدیدی از ربات اسپات را آغاز کرد که نرم‌افزار دید هوش مصنوعی که خود وینسا آن را طراحی و ایجاد کرده ، در آن دیده می‌شود.

یکی از قابلیت‌های شاخص ربات اسپات قابلیت حرکت و تشخیص مسیر در سطوح ناهموار است. این ربات معمولا برای بازرسی در مکان‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که حضور انسان در آن‌ها می‌تواند خطراتی برای سلامتی او به همراه داشته باشد (مکان‌هایی مثل سکوهای نفتی و سایت‌های ساخت‌وساز).

با وجود اینکه ربات شبه‌سگ از حسگرهای خود برای جمع‌آوری اطلاعات بصری از چنین مکان‌هایی استفاده می‌کند؛ اما نرم‌افزار دید هوش مصنوعی هم با ترکیب کردن روش‌های مختلف تصویربرداری حرارتی، سنجش، خواندن اطلاعات و اسکن کردن نقاط مختلف برای تشخیص نشتی به‌منظور تشخیص اتفاقات غیرمعمول در مکان‌هایی مثل خطوط تولید و ارزیابی امنیت کلی یک مکان خاص، می‌تواند میزان و سطح اطلاعات به‌دست‌آمده را تقویت کند.

افراد مشغول در بخش تولید بوستون داینامیکس که تحت تاثیر فناوری مبتکرانه به کار گرفته شده توسط وینسا در ربات اسپات قرار گرفتند، استفاده از نرم‌افزار وینسا در ربات شبه‌سگ خود را به‌صورت رسمی آغاز کردند و به وینسا هم کمک کردند مشتریان بیشتری را برای آزمایش ربات‌های خود در اختیار بگیرد.

ارتقای توانایی‌های ربات‌ها با بهره‌مندی از قابلیت‌های هوش مصنوعی به لطف مدل‌های هوشی ایجاد شده توسط وینسا امکان‌پذیر شده است و قابلیت‌های این ماشین‌های هوشمند دیگر تنها به بازرسی دقیق یک منطقه و جمع‌آوری اطلاعات محدود نمی‌شود و از این پس هدف از طراحی این ربات‌ها، استفاده از آن‌ها در عملیات نجات بسیار مهم و ایجاد توانایی به‌منظور صرفه‌جویی در زمان و هزینه و نجات جان افراد است.

«دنیل بروس» (Daniel Bruce)، یکی از بنیانگذاران وینسا و مدیر ارشد بخش هوش مصنوعی این شرکت در مصاحبه‌ای اذعان کرد که وینسا با در اختیار گرفتن اطلاعات جمع‌آوری‌ شده توسط ربات اسپات و بهره‌مندی از آن‌ها برای تحقق اهدافی مثل خودکارسازی وظایف محول شده به نیروهای انسانی، تشخیص به‌موقع اتفاقات غیرمعمول و اتفاقات خطرناک زودتر از انسان و کمک به انسان به‌منظور بازرسی بهتر توسط او و دستیابی به اطلاعات بیشتر در مدت‌زمان کمتر، می‌تواند بازگشت کوتاه‌مدت سرمایه‌گذاری‌های انجام‌شده را تضمین کند.

نیروهای وینسا این توانایی را دارند که برای به حداقل رساندن هزینه‌ها تا جای ممکن امکان استفاده از قابلیت‌های هوش مصنوعی در ربات‌ها را فراهم کنند.

مشارکت‌هایی که منجر به ترکیب سیستم‌های پیشرفته هوش مصنوعی با ربات‌های کاملا مدرن و پیشرفته می‌شود، به‌خوبی نشان می‌دهند که ربات‌های کارآمد می‌توانند چشم‌انداز آینده هر صنعتی را متحول کنند و مطمئنا چشم‌اندازهای بسیار خوب و روشنی را برای صنایع مختلف ترسیم خواهند کرد.

اگر بوستون داینامیکس می‌تواند به‌خوبی به تقاضای در حال رشد حوزه اتوماسیون انبارداری پاسخ دهد و با ساخت ربات اسپات خود توانسته نویدبخش آینده روشنی برای صنایع باشد، قطعا آینده پرسودی در انتظار این شرکت است و ویدیوهای سرگرم‌کننده بیشتری از سوی این شرکت منتشر خواهد شد بوستون داینامیکس پس از سال‌ها تفکر و ایده‌‌پردازی در مورد محصولات خود، ایجاد تغییرات مثبت و به‌کارگیری فناوری‌های مبتکرانه در آن‌ها، احتمالا دیگر نیازی ندارد برای ساخت و طراحی ربات‌های کارآمد تلاش زیادی کند و به تمام پیش‌نیازهای لازم برای کسب چنین موفقیتی دست پیدا کرده است.