ربات های انسان نما

ربات‌های انسان نما ، یکی از موضوعاتی است که در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته. این ربات‌ها به صورتی طراحی شده‌اند که بتوانند شبیه به انسانها باشند و حرکاتی مشابه با حرکات انسان انجام دهند. در این متن ، به معرفی و بیان کاربرد ربات‌های انسان نما ، فناوری‌های مورد استفاده در طراحی آنها ، مزایا و معایب و چالش‌هایی که در این زمینه وجود دارد ، پرداخته خواهد شد.

معرفی و بیان کاربردها :

آنها به دلیل شباهت با انسان ، در زمینه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ربات‌ها در صنایع مختلف از جمله صنعت خودروسازی، پزشکی، آموزشی، تفریحی، نظامی و امنیتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از کاربرد این ربات‌ها، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- تحقیقات علمی: از ربات ها در تحقیقات علمی به منظور بررسی عملکرد عضلات و اندام‌های انسانی و همچنین بررسی و روانشناسی رفتار انسان استفاده می‌شوند.

2- آموزش و پرورش: برای آموزش و پرورش در حوزه‌هایی مانند پزشکی، روانشناسی، آموزش و پرورش کودکان و نوجوانان، آموزش زبان و آموزش مهارت‌های اجتماعی به کار می‌روند.

3- خدمات پزشکی: ربات‌های انسان نما در خدمات پزشکی به منظور ارائه خدمات پزشکی به بیماران و ارائه اطلاعات و آموزش به مراقبین و خانواده‌های بیماران استفاده می‌شوند.

4- صنعت تفریحی: ربات‌های انسان نما در صنعت تفریحی به منظور ساخت یک تجربه واقعی و محسوس از بازی‌های رایانه‌ای، فیلم‌ها و سریال‌ها، موزه‌ها و نمایشگاه‌ها استفاده می‌شوند.

5- خدمات امنیتی: در خدمات امنیتی به منظور محافظت از مردم در مقابل تهدیدات امنیتی مانند تروریسم، جرائم سایبری و دیگر خطرات استفاده می‌شوند.

6- کمک به افراد معلول:ربات ها به راحتی می‌توانند به افراد معلول کمک کنند و آنها را در کارهای روزمره یا در محیط کار یاری دهند.

7- کارهای صنعتی: در بسیاری از کارخانه‌ها و صنایع، ربات‌های انسان نما به کار گرفته می‌شوند تا بتوانند به صورت خودکار و با دقت بالا کارهایی از جمله جابجایی قطعات و مواد را انجام دهند.

همچنین، ربات‌های انسان نما در بسیاری از کاربردهای دیگر مانند تولید، خدمات خودرویی، تحویل پست و سایر خدمات مشابه نیز استفاده می‌شوند. با این حال، هنوز هزینه بالای ساخت این ربات‌ها و کارایی محدود آنها، مانعی برای استفاده گسترده از آنها در بسیاری از صنایع و کاربردهای مختلف محسوب می‌شود.

فناوری‌های مورد استفاده در طراحی ربات‌های انسان نما:

از تعداد زیادی فناوری استفاده می‌شود که به طور کلی شامل سه دسته می‌شوند: فناوری‌های سخت‌افزاری، فناوری‌های نرم‌افزاری و فناوری‌های هوش مصنوعی.

در ادامه به برخی از فناوری‌های مورد استفاده در طراحی و ساخت این ربات ها اشاره می‌کنم:

1. سیستم حرکت: برای ساخت آنها، از سیستم‌های حرکت پیشرفته استفاده می‌شود. این سیستم‌ها شامل موتورهای الکتریکی، انواع چرخ‌ها، پاها و سیستم‌های پرشی می‌شوند.

2. حسگرها: حسگرها به عنوان چشم و گوش ربات عمل می‌کنند و برای شناخت محیط اطراف و گرفتن اطلاعات مورد نیاز، مورد استفاده قرار می‌گیرند. حسگرهای استفاده شده در ربات‌های انسان نما شامل حسگرهای بینایی، لمسی، شنوایی و سنجش فاصله هستند.

3. پردازش تصویر: برای شناخت اجسام و شناسایی محیط اطراف، از تکنولوژی پردازش تصویر استفاده می‌شود. این تکنولوژی شامل الگوریتم‌هایی مانند شبکه‌های عصبی عمیق و یادگیری عمیق میشود.

4. پردازش گفتار: برای شناسایی و تفسیر گفتار انسانی، از تکنولوژی پردازش گفتار استفاده می‌شود. این تکنولوژی شامل تبدیل گفتار به متن، تشخیص سخنگو و تشخیص گفتار است.

5. هوش مصنوعی: برای رسیدن به هوشمندی بالا در ربات‌های انسان نما، از تکنولوژی هوش مصنوعی استفاده می‌شود. این تکنولوژی شامل الگوریتم‌های یادگیری ماشین، شبکه‌های عصبی و تحلیل داده‌ها است.

6. رباتیک: رباتیک به عنوان علمی که بر روی طراحی، ساخت و کنترل ربات‌ها تمرکز دارد، در طراحی ربات‌های انسان نما نقش بسیار مهمی دارد. این شامل طراحی سیستم‌های کنترلی، برنامه‌نویسی و ساخت قطعات ربات‌ها است.

7. فیزیک: در طراحی ،از مفاهیم فیزیکی مانند دینامیک، مکانیک، الکترونیک و مهندسی مواد نیز استفاده می‌شود. به طور مثال، در طراحی قطعات مکانیکی، به اصول فیزیکی مانند استاتیک و دینامیک توجه می‌شود. همچنین در طراحی قطعات الکترونیکی، به دانش فیزیک الکترونیک و برق نیاز است.

با توجه به پیشرفت فناوری‌های مختلف، هر روزه تکنولوژی‌های جدیدی برای طراحی ربات‌های انسان نما ابداع می‌شوند که باعث می‌شود این ربات‌ها روز به روز بهتر و هوشمندتر شوند.

مزایا و معایب ربات‌های انسان نما:

مزایایی نظیر دقت بالا، قابلیت کار برای مدت زمان طولانی، کارایی بالا در شرایط خاص و کاربردهای گسترده دیگر. اما در کنار مزایا، معایبی نیز وجود دارد که شامل موارد زیر است:

1- قیمت بالا: به دلیل فناوری‌های پیشرفته و مواد استفاده شده در ساخت، قیمت بالایی دارند.

2- طراحی پیچیده: طراحی و ساخت این ربات ها پیچیده است و نیاز به تیم‌های متخصص دارد.

3- خطر از دست رفتن کارهای انسانی: استفاده از آنها، می‌تواند باعث از دست رفتن کارهای انسانی شود.

4- نبود احساسات: ربات‌های هوشمند معمولاً قادر به تشخیص و تجربه احساسات نیستند. به طوری که در برخی موارد، این خصوصیت می‌تواند موجب بروز مشکلاتی مانند ناپایداری روحی در برخی افراد شود.

5- نبود ارتباط انسانی: این ربات ها قادر به برقراری ارتباط انسانی نیستند و در برخی موارد، ممکن است تعامل با یک ربات انسان نما برای برخی افراد کمی ناراحت کننده یا غیر طبیعی باشد.

6- مشکلات امنیتی: ممکن است به دلیل نبود امنیت کافی، به راحتی قابل دسترسی باشند و موجب بروز مشکلاتی مانند دسترسی غیرمجاز به اطلاعات شخصی شود.

7- مشکلات قانونی: با توجه به اینکه می‌توانند برای انجام کارهایی که برای انسان خطرناک می‌باشد، مورد استفاده قرار گیرند، می‌توانند به بروز مشکلات قانونی و اخلاقی نیز منجر شوند.

8- هزینه: ساخت و توسعه آنها بسیار گران است درنتیجه ، ممکن است برای مصرف کنندگان نیز گران باشند.

به طور کلی، ربات‌های هوشمند می‌توانند برای بسیاری از کاربردها مفید باشند، اما برای حل برخی از مشکلات، نیاز به توسعه و بهبود روش‌های کنترل و مدیریت آن‌ها داریم.

چالش‌ها:

در مرحله ی طراحی و ساخت ، چالش‌هایی نیز وجود دارد که شامل موارد زیر است:

1. شباهت کمتر با انسان: در زمینه شباهت با انسان با چالش‌هایی مواجه هستند زیرا در حال حاضر این شباهت زیاد نیست و در زمینه دقت و شباهت با انسان آنها باید بهبود بیابد.

2. ارتباط با انسان: برای کاربردهای مختلف نیاز به ارتباط با انسان دارند و چالش‌هایی مانند تفسیر سیگنال‌های صوتی و تصویری از جمله چالش ها هستند.

3. طراحی سیستم حرکت: یکی از چالش‌های بزرگ در طراحی آنها، طراحی سیستم حرکت آن است. به دلیل پیچیدگی بالای حرکت انسان و عوامل مختلفی مانند محدودیت‌های فیزیکی و پردازشی، ساخت یک سیستم حرکت که بتواند به صورت طبیعی و با انعطاف پذیری بالا حرکت کند، بسیار دشوار است.

4. شناخت محیط: برای اینکه یک ربات بتواند به صورت مستقل در محیط‌های مختلف حرکت کند، باید قادر به شناخت محیط و تشخیص اجسام و موانع باشد. این چالش نیازمند استفاده از تکنولوژی‌های مانند حسگرهای بینایی، لمسی و شنوایی است.

5. تعامل با محیط: یک ربات انسان نما باید قادر به تعامل با محیط و اجسام موجود در آن باشد. برای مثال، باید قادر به گرفتن و جابجایی اشیاء، باز کردن درها و استفاده از ابزارهای مختلف باشد.

6. شناخت صدا و گفتار: برای اینکه بتواند به صورت طبیعی با انسان‌ها ارتباط برقرار کند، باید قادر به شناخت صدا و گفتار باشد. این چالش نیازمند استفاده از تکنولوژی‌های پردازش گفتار و شناسایی صدا است.

7. طراحی پوشش: یکی از چالش‌های دیگر، طراحی پوشش آن است. برای اینکه ربات به شکل واقعی و طبیعی به نظر برسد، باید پوششی با انعطاف پذیری بالا و با استفاده از موادی که به نظر واقعی و طبیعی می‌رسند، طراحی شود.

8. برقراری ارتباط: باید قادر به برقراری ارتباط با انسان‌ها و ربات‌های دیگر باشد. برای این منظور، باید از تکنولوژی‌های ارتباطی مانند وای‌فای، بلوتوث و سیستم‌های مبتنی بر شبکه استفاده شود.

9. امنیت: با توجه به اینکه آنها می‌توانند اطلاعات حساسی مانند اطلاعات شخصی و رمزهای عبور را دریافت کنند، باید از نظر امنیتی بسیار حساس باشند. بنابراین، باید از پروتکل‌ها و فناوری‌های امنیتی مناسبی برای حفاظت از اطلاعات استفاده شود.

10. اخلاقیات و قوانین: با توجه به اینکه می‌تواند به شکلی واقعی به نظر برسد، باید از نظر اخلاقی و قانونی به مانند یک انسان در نظر گرفته شود. برای این منظور، باید قوانین و مقررات مربوط به حقوق بشر و حقوق مالکیت فکری را رعایت کند.

11. هوش مصنوعی: باید دارای هوش مصنوعی قدرتمندی باشد تا بتواند با محیط و انسان‌ها تعامل کند و وظایف پیچیده را انجام دهد. برای این منظور، باید از الگوریتم‌ها و شبکه‌های عصبی پیشرفته استفاده شود.

12. هماهنگی بین قسمت‌های مختلف: چالش دیگری که در ساخت وجود دارد، هماهنگی بین قسمت‌های مختلف آن است. برای ساخت یک ربات انسان نما، باید تمامی قسمت‌های آن از جمله سیستم حرکت، حسگرها، سیستم‌های پردازش و هوش مصنوعی، به صورت هماهنگ با هم کار کنند.

این ربات‌ها معمولاً دارای یک بدن مکانیکی با حرکات مشابه انسان هستند که توانایی حرکت کردن اندام‌های مختلف را دارند. همچنین، برخی از ربات‌های انسان نما دارای صورت و اعضای حسی مانند چشم، گوش، دستگاه تنفسی و حتی اعضای تناسلی هستند.

ساخت آنها یک فرایند پیچیده است و نیاز به تخصص و دانش مهندسی دارد. در اینجا به طور کلی، مراحل ساخت را شرح می‌دهیم:

1- طراحی و توسعه مدل: در ابتدا، مدل ربات طراحی و توسعه می‌شود. این مدل شامل اندام‌های مختلف ربات، ساختار بدن، اعضای حسی و حرکات مختلف است.

2- ایجاد نرم‌افزار کنترل: پس از طراحی مدل، نرم‌افزار کنترل برای کنترل اندام‌های ربات و حرکات آن طراحی می‌شود. این نرم‌افزار معمولاً با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی و یادگیری عمیق طراحی می‌شود.

3- ساخت قطعات الکترونیکی و مکانیکی: سپس، قطعات الکترونیکی و مکانیکی مورد نیاز برای ربات ساخته می‌شوند. این شامل موتورها، سنسورها، الکترونیک‌ها و دیگر قطعات الکترونیکی و مکانیکی مورد نیاز برای حرکت اندام‌های ربات است.

4- اتصال قطعات: قطعات الکترونیکی و مکانیکی با هم اتصال داده می‌شوند تا به صورت یکپارچه عمل کنند.

5- تنظیم ربات: پس از اتصال قطعات، ربات تنظیم و کالیبره می‌شود تا بتواند به صورت صحیح حرکت کند و وظایف خود را انجام دهد.

6- آزمایش و بهینه‌سازی: در این مرحله، ربات آزمایش می‌شود و بهینه‌سازی می‌شود تا بهترین عملکرد را داشته باشد.

7- تولید و عرضه: در نهایت، پس از تکمیل فرایند ساخت، ربات ها به بازار عرضه می‌شوند.

به طور خلاصه، ساخت ربات‌های انسان نما یک فرایند پیچیده و چندگانه است که نیازمند تخصص و دانش مهندسی است. همچنین، به دلیل هزینه‌های بالای ساخت و کارایی محدود ، ساخت این نوع ربات‌ها هنوز به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.

در زیر به برخی از کارخانه‌های ساخت ربات‌های انسان نما در جهان اشاره می‌کنیم:

1- بوستون داینامیکز (Boston Dynamics): شرکت بوستون داینامیکز یکی از برترین شرکت‌های تولید کننده ربات‌های انسان نما است. این شرکت در سال 1992 تاسیس شده و در حال حاضر تحت تأثیر شرکت Hyundai Motor Group است.

2- هانسین (Hanson Robotics): شرکت هانسین در سال 2005 تأسیس شد و تخصص خود را در ساخت ربات‌های انسان نما با هوش مصنوعی پیشرفته دارد. ربات سوفیا که توسط این شرکت ساخته شده است، جزء معروف‌ترین ربات‌های انسان نما در جهان است.

3- ایروبوتیکس (iRobotics): شرکت ایروبوتیکس در زمینه تولید ربات‌های خانگی فعالیت می‌کند، اما در سال‌های اخیر وارد صنعت ساخت ربات‌های انسان نما شده است.

4- سیمنز (Siemens): شرکت سیمنز در زمینه تولید ربات‌های صنعتی فعالیت می‌کند، اما در سال‌های اخیر وارد صنعت ساخت ربات‌های انسان نما شده است.

5- ال جی (LG): شرکت ال جی به تازگی وارد صنعت ساخت ربات‌های انسان نما شده است و در حال حاضر در زمینه تحقیق و توسعه در این زمینه فعالیت می‌کند.

6- اکسون موبیل (ExxonMobil): شرکت اکسون موبیل در زمینه تحقیق و توسعه ربات‌های پیشرفته فعالیت می‌کند، اما در سال‌های اخیر به تولید ربات‌های انسان نما نیز پرداخته است.

در کل، بسیاری از شرکت‌ها در سراسر جهان در زمینه ساخت ربات‌های انسان نما فعالیت می‌کنند و هر کدام از آنها تخصص و تجربه خود را در این زمینه دارند.

گردآورنده : پریا بخششیان

نشانی پستی نویسنده : Pariabakhsheshiyan@gmail.com

منابع

1. "بررسی روش های کنترل حرکتی ربات های انسان نما"، نوشته سید مهدی مرتضوی و همکاران، در مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران، شماره 3، سال 1394.

2."کنترل حرکتی ربات انسان نما با استفاده از کنترل کننده پیشرانه خطی"، نوشته مجید کریمی و همکاران، در مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران، شماره 4، سال 1393.

3. "ربات‌های انسان‌نما و آینده کاری: چالش‌ها و فرصت‌ها"، نوشته نادر برادران، سارا فرجی و محمدرضا جعفری، در مجله پژوهش‌های مدیریت منابع انسانی، سال 2020.

4. "ربات‌های انسان‌نما: از تاریخچه تا امروز"، نوشته جیمز فرن، در مجله تکنولوژی و علوم رایانه، سال 2021.

5. "ربات‌های انسان‌نما و تأثیر آنها بر روابط اجتماعی"، نوشته مارتین دیتر، در مجله روان‌شناسی و علوم اجتماعی، سال 2021.

6. "توسعه ربات‌های انسان‌نما با استفاده از یادگیری عمیق"، نوشته جان اسمیت، در کنفرانس بین‌المللی یادگیری عمیق و هوش مصنوعی، سال 2022.

7. "استفاده از ربات‌های انسان‌نما در آموزش و پرورش"، نوشته ماریا گارسیا و جوزفین کلارک، در مجله آموزش و پرورش، سال 2022.

8. مقاله "Humanoid Robots: A New Kind of Tool" از مجله Scientific American

9. "طراحی و ساخت یک ربات انسان نما با استفاده از روش چندمنظوره"، نوشته محمد جواد نعمتی و همکاران، در مجله فناوری اطلاعات و ارتباطات، شماره 3، سال 1397.