چرا روبات‌های خانگی مانند رزی از «جتسون‌ها» هنوز دور از دسترس هستند؟

با پیشرفت های اخیر در هوش مصنوعی و فناوری رباتیک، علاقه فزاینده ای به توسعه و بازاریابی ربات های خانگی وجود دارد که قادر به انجام انواع کارهای خانگی هستند.

تسلا است ساخت ربات انسان نماکه به گفته مدیر عامل ایلان ماسک، می تواند برای پختن غذا و کمک به افراد مسن استفاده شود. آمازون اخیرا iRobot را به دست آورد، یک تولید کننده برجسته رباتیک خلاء، و سرمایه گذاری هنگفتی بر روی این فناوری از طریق برنامه رباتیک آمازون برای گسترش فناوری رباتیک به بازار مصرف. در ماه مه سال 2022، Dyson، شرکتی که به خاطر جاروبرقی های برقی خود مشهور است، اعلام کرد که قصد دارد بزرگترین مرکز روباتیک بریتانیا را که به توسعه ربات های خانگی که کارهای روزمره خانگی را در فضاهای مسکونی انجام می دهند.

با وجود علاقه رو به رشد، مشتریان بالقوه ممکن است مجبور باشند مدتی صبر کنند تا آن ربات ها به بازار بیایند. در حالی که امروزه دستگاه هایی مانند ترموستات هوشمند و سیستم های امنیتی به طور گسترده ای در خانه ها استفاده می شود، استفاده تجاری از ربات های خانگی هنوز در مراحل اولیه است.

به عنوان یک محقق رباتیکمن می دانم که ساخت ربات های خانگی بسیار دشوارتر از دستگاه های دیجیتال هوشمند یا روبات های صنعتی است.

دست زدن به اشیاء

یکی از تفاوت‌های عمده بین دستگاه‌های دیجیتال و روباتیک، ربات‌های خانگی است نیاز به دستکاری اشیا از طریق تماس فیزیکی برای انجام وظایف خود. آنها باید بشقاب ها را حمل کنند، صندلی ها را جابجا کنند و لباس های کثیف را بردارند و در ماشین لباسشویی قرار دهند. این عملیات مستلزم آن است که ربات بتواند با اجسام شکننده، نرم و گاهی سنگین با اشکال نامنظم برخورد کند.

پیشرفته ترین الگوریتم های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در محیط های شبیه سازی شده به خوبی عمل می کنند. اما تماس با اشیاء در دنیای واقعی اغلب آنها را به سمت بالا می برد. این به این دلیل اتفاق می‌افتد که مدل‌سازی تماس فیزیکی اغلب دشوار است و کنترل آن سخت‌تر است. در حالی که یک انسان می تواند به راحتی این وظایف را انجام دهد، موانع فنی قابل توجهی برای ربات های خانگی وجود دارد تا به توانایی در سطح انسان برای دست زدن به اشیا دست یابند.

ربات ها در دو جنبه در دستکاری اشیا مشکل دارند: کنترل و حس کردن. بسیاری از دستکاری‌کننده‌های ربات انتخاب و جاسازی، مانند آنهایی که در خطوط مونتاژ هستند، مجهز به یک گیره ساده یا ابزارهای تخصصی هستند که فقط برای کارهای خاصی مانند گرفتن و حمل یک قطعه خاص اختصاص داده شده‌اند. آنها اغلب برای دستکاری اشیاء با اشکال نامنظم یا مواد الاستیک تلاش می کنند، به خصوص به این دلیل که کارایی لازم را ندارند بازخورد نیرو یا لمسی انسان ها به طور طبیعی دارای وقف هستند. ساخت یک دست روباتی همه منظوره با انگشتان انعطاف پذیر هنوز از نظر فنی چالش برانگیز و پرهزینه است.

همچنین شایان ذکر است که دستکاری‌کننده‌های ربات سنتی برای عملکرد دقیق به یک پلت فرم پایدار نیاز دارند، اما دقت در هنگام استفاده از آنها با پلتفرم‌هایی که در اطراف حرکت می‌کنند، به‌ویژه بر روی سطوح مختلف، به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. هماهنگی حرکت و دستکاری در یک ربات متحرک یک مشکل باز در جامعه رباتیک است که باید قبل از اینکه ربات‌های خانگی با توانایی گسترده بتوانند وارد بازار شوند، مورد توجه قرار گیرد.

یک آشپزخانه رباتیک پیچیده در حال حاضر در بازار موجود است (در زیر)، اما در یک محیط بسیار ساختار یافته عمل می کند، به این معنی که تمام اشیایی که با آنها تعامل دارد - ظروف آشپزی، ظروف غذا، وسایل برقی - در جایی هستند که انتظار می رود، و هیچ چیز دیگری وجود ندارد. انسان های مزاحم برای ایجاد مانع

آنها ساختار را دوست دارند

در یک خط مونتاژ یا یک انبار، محیط و توالی وظایف به شدت سازماندهی شده است. این به مهندسان اجازه می دهد تا حرکات ربات را از قبل برنامه ریزی کنند یا از روش های ساده ای مانند کدهای QR برای مکان یابی اشیا یا مکان های هدف استفاده کنند. با این حال، وسایل خانه اغلب به هم ریخته و به صورت تصادفی قرار می گیرند.

روبات‌های خانگی باید با بسیاری از عدم قطعیت‌ها در فضای کاری خود مقابله کنند. ربات ابتدا باید آیتم مورد نظر را در میان بسیاری از موارد دیگر تعیین و شناسایی کند. اغلب اوقات همچنین نیاز به پاکسازی یا اجتناب از موانع دیگر در فضای کاری برای رسیدن به مورد و انجام وظایف داده شده دارد. این امر مستلزم داشتن یک سیستم ادراک عالی، مهارت های ناوبری کارآمد و قابلیت دستکاری قدرتمند و دقیق است.

به عنوان مثال، کاربران جاروبرقی ربات می دانند که باید تمام مبلمان کوچک و سایر موانع مانند کابل ها را از روی زمین حذف کنند، زیرا حتی بهترین جاروبرقی ربات نیز نمی تواند آنها را به خودی خود پاک کند. چالش برانگیزتر، این ربات باید در حضور موانع متحرک زمانی که افراد و حیوانات خانگی در فاصله نزدیک راه می روند، کار کند.

نگه داشتن آن ساده

در حالی که آنها برای انسان ساده به نظر می رسند، بسیاری از کارهای خانگی برای روبات ها بسیار پیچیده هستند. ربات های صنعتی برای عملیات های تکراری که در آن حرکت ربات می تواند از قبل برنامه ریزی شود عالی هستند. اما کارهای خانگی اغلب منحصر به موقعیت هستند و می‌توانند پر از شگفتی‌ها باشند که به ربات نیاز دارد که دائماً تصمیم‌گیری کند و مسیر خود را برای انجام وظایف تغییر دهد.

به پختن یا تمیز کردن ظروف فکر کنید. در طول چند دقیقه پخت و پز، ممکن است یک ماهیتابه، یک کفگیر، یک دستگیره اجاق گاز، یک دستگیره در یخچال، یک تخم مرغ و یک بطری روغن پخت و پز را بگیرید. برای شستن ظرف، معمولاً با یک دست آن را گرفته و حرکت می‌دهید در حالی که با دست دیگر می‌شویید، و مطمئن شوید که تمام باقی‌مانده‌های غذای پخته شده پاک شده و سپس تمام صابون‌ها آبکشی می‌شوند.

در سال‌های اخیر با استفاده از یادگیری ماشینی برای آموزش ربات‌ها به منظور تصمیم‌گیری هوشمندانه هنگام انتخاب و قرار دادن اشیاء مختلف، به معنای گرفتن و جابجایی اشیا از نقطه‌ای به نقطه دیگر، پیشرفت چشمگیری صورت گرفته است. با این حال، آموزش ربات‌ها برای تسلط بر انواع مختلف ابزار آشپزخانه و لوازم خانگی، حتی برای بهترین الگوریتم‌های یادگیری، سطح دیگری از دشواری خواهد بود.

ناگفته نماند که خانه مردم اغلب دارای پله، راهروهای باریک و قفسه های بلند است. آن فضاهای صعب العبور، استفاده از روبات های متحرک امروزی را که تمایل به استفاده از چرخ یا چهار پایه دارند، محدود می کند. ربات‌های انسان‌نما، که بیشتر با محیط‌هایی که انسان‌ها برای خود می‌سازند و سازماندهی می‌کنند مطابقت دارند، هنوز به‌طور قابل اعتمادی خارج از تنظیمات آزمایشگاهی مورد استفاده قرار نگرفته‌اند.

یک راه حل برای پیچیدگی کار، ساخت ربات های با هدف خاص، مانند جاروبرقی ربات یا روبات های آشپزخانه است. به احتمال زیاد در آینده نزدیک انواع مختلفی از این دستگاه ها ساخته خواهند شد. با این حال، من معتقدم که روبات های خانگی همه منظوره هنوز هم هستند راه دور.

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

تصویر های اعتباری: دایسون