با سورنا ۴، پیشرفته ترین ربات انسان نمای ایرانی، آشنا شوید

گروهی از پژوهشگران دانشگاه تهران چندی پیش سورنا ۴، پیشرفته‌ترین ربات انسان‌نمای ایرانی را رونمایی کردند. در مقاله‌ی پیش‌ رو، با این دستاورد تازه بیشتر آشنا می‌شویم.

اندکی بیش از یک دهه‌ی پیش، پژوهشگران دانشگاه تهران ربات انسان‌نمای اولیه‌ای را به‌نام سورنا معرفی کردند. اندکی بعد سورنا ۲، مدل بهبودیافته‌ی این ربات رونمایی شد که می‌توانست راه‌ رود و پس‌از‌آن، مدل توانمندتر سورنا ۳ نیز در سال ۲۰۱۵ از راه رسید.

تقریبا دو ماه پیش، نسل جدید ربات سورنا در مراسمی با حضور معاون علمی و فناوری رئیس‌جمهور، شهردار تهران، مسئولان پردیس‌ دانشکده‌های فنی و استادان و دانشجویان در دانشکده‌ی مهندسی مکانیک دانشگاه تهران رونمایی شد. مهندسان رباتیک ایرانی سورنا ۴ را با پیشرفت‌هایی اساسی درمقایسه‌با طراحی‌های پیشین معرفی کردند. در ویدئویی که برای نمایش توانایی‌های نسل چهارم سورنا منتشر شده است، ربات می‌تواند ژست انسان را تقلید کند، بطری آب را در دست گیرد، نام خود را روی تخته‌سفید بنوسید و با دوستان انسانش عکس سلفی گروهی می‌گیرد.

چه کسی سورنا را ساخته است؟

تیمی متشکل از بیش از ۵۰ پژوهشگر سورنا ۴ را در مرکز سیستم‌ها و فناوری‌های پیشرفته‌ی دانشگاه تهران (CAST) ساخته است. تیم پژوهشی که سرپرستی آن را دکتر عقیل یوسفی‌کما، استاد تمام مهندسی مکانیک دانشگاه تهران، برعهده دارد، چهار سال گذشته را صرف ساخت نسل جدید ربات سورنا کرد. دکتر یوسفی‌کما در مراسم رونمایی سورنا ۴ تصریح کرد ربات انسان‌نمای جدید محصولی کاملا ایرانی است و نخبگان ایرانی در دانشگاه تهران به‌شکل بومی طراحی کرده‌اند.

^{معرفی ربات انسان‌نمای سورنا ۴}

به‌گفته‌ی دکتر یوسفی‌کما، بهبود تعامل ربات با محیط یکی از اهداف اصلی پروژه‌ی سورنا ۴ بود و ربات جدید اکنون می‌تواند اجسام را با دقت بیشتر ردیابی کند و به‌لطف دستان جدیدش، چالاکی بیشتری دارد. این بهبودها به سورنا ۴ امکان می‌دهد طیف گسترده‌ای از اجسام ازجمله نمونه‌های ظریف و ابزارهای برقی را کنترل کند. سورنا ۴ اکنون چابک‌تر نیز شده است. حسگرهای نیرو در کف پای ربات به او کمک می‌کنند تا با تنظیم زاویه و موقعیت هر پا، روی سطوح ناهموار گام بگذارد. علاوه‌بر‌این، سرعت راه‌رفتن از ۰/۳ کیلومتر‌بر‌ساعت در نسل پیشین به ۰/۷ کیلومتر‌بر‌ساعت افزایش یافته است.

سورنا ۴ همچون اطلس، ربات انسان‌نمای چابک و معروف بوستون داینامیکس، دستگاهی با پویایی چندان زیاد نیست؛‌ اما به کنترل‌کننده‌ی حرکتی سرتاسری در بدنش متکی است که به‌طور مداوم وضعیت ربات را تنظیم می‌کند تا از زمین‌خوردنش جلوگیری شود. در ویدئو معرفی، شاهد هستیم که ربات با وجود فشار افراد به‌خوبی می‌تواند تعادلش را حفظ کند. از منظر طراحی کلی، سورنا احتمالا بیشتر با ربات‌های انسان‌نمایی چون واکر اوبتک و آسیمو هوندا و تالوس پال روبوتیکس شباهت دارد؛ هرچند این ربات‌ها پیش‌تر طیف گسترد‌ه‌تری از توانایی‌ها را به‌طور علنی به‌نمایش گذاشته‌اند.

• ربات انسان نمای اطلس بوستون داینامیکس می‌تواند بدود
• تیم ربات انسان‌ نمای دانشگاه امیرکبیر سوم جهان شد

^{سورنا ۴ به دستان جدیدی مجهز است که به‌کمک آن‌ها می‌تواند طیف گسترده‌تری از اجسام را کنترل کند.}

دکتر یوسفی‌کما به‌منظور شناساندن بیشتر ربات‌های جدیدش قصد دارد آن‌ها را به کنفرانس‌های بین‌المللی و نمایشگاه‌های تجاری ببرد و گروه او نیز مقالاتی درباره‌ی طراحی ربات انسان‌نما و تحرک دوپایی و دیگر موضوع‌ها منتشر کرده است. به‌گفته‌ی استاد دانشکده‌ی مکانیک دانشگاه تهران، تیم پژوهشی می‌خواهد جنبه‌ی رقابتی سورنا را افزایش دهد و در مسابقه‌ای بین‌المللی شرکت و همچنین کاربردها و کاربران واقعی برای ربات پیدا کند.

سورنا ۴ در اواخر آذر گذشته رونمایی و ویدئویی برای معرفی‌اش منتشر شد که ربات انسان‌نما را در حال بلندکردن جعبه‌ای نشان می‌دهد که داخلش ربات کوتاه‌قامت سورنا مینی قرار دارد. تیم مرکز سیستم‌ها و فناوری‌های پیشرفته‌ی دانشگاه تهران سورنا مینی را در سال ۲۰۱۷ ساخت. همچنین، ویدئویی دیگر با نمایش پشت‌صحنه‌ی ساخت سورنا، پژوهشگران را در حال آزمایش سخت‌افزار جدید و کدنویسی و کمک به ربات برای برداشتن نخستین گام‌هایش نشان می‌دهد.

تکامل سورنا

^{پشت‌صحنه‌ی توسعه و ساخت سورنا ۴}

جدیدترین نسل سورنا از زمان معرفی نسخه‌ی اولیه در سال ۲۰۰۸ تا امروز، مسیری طولانی پشت‌سر گذاشته است. نسل اول سورنا، تنها ۸ درجه آزادی (DoF) داشت و برای حرکت از چرخ‌هایی در زیر پاهایش استفاده می‌کرد و نسل دوم سورنا ۲۲ درجه آزادی داشت و نخستین نسخه‌ای بود که می‌توانست راه برود و نسل سوم سورنا ۳۱ درجه آزادی داشت و توانایی‌هایی نظیر بالارفتن از پله و ضربه به توپ را به‌نمایش گذاشت.

اکنون سورنا ۴ با ۱۲ درجه آزادی اضافه که اغلب روی دستانش است و درمجموع ۴۳ درجه آزادی، محورهای حرکت به‌مراتب بیشتری دارد. تیم مرکز سیستم‌ها و فناوری‌های پیشرفته‌ی دانشگاه تهران تعدادی از اجزای ربات را بازطراحی کرده و عناصر ساختاری سبک‌وزن تازه و عملگرهای مکانیکی سفارشی کوچک، اما قدرتمند ساخته است. درنتیجه‌ی این پیشرفت‌ها، ربات جدید ۱/۷ متر قد و ۶۸ کیلوگرم وزن دارد و از سورنا ۳ ۱/۹ متری و ۹۸ کیلوگرمی سبک‌تر و فشرده‌تر است.

^{دکتر عقیل یوسفی‌کما (ایستاده در سمت چپ ربات) و تیم پژوهشگران سازنده‌ی سورنا ۴ در دانشکده‌ی مهندسی مکانیک دانشگاه تهران}

پیشرفت دیگر سورنا ۴ کنترل‌کننده‌ی آن است. حلقه‌ی کنترلی اکنون به‌لطف بوردهای جدید مدار مجتمع دیجیتال برنامه‌پذیر (FPGA) در فرکانس بیش از ۲۰۰ مگاهرتز عمل می‌کند. حسگرها دربردارنده‌ی دوربین‌های استریو و حسگرهای نیرو و گشتاور ۶ محوره در مچ پا، رمزگذار در تمام مفاصل و واحد اندازه‌گیری اینرسی (IMU) هستند. علاوه‌بر‌این، سامانه‌ی متن به گفتار به ربات امکان می‌دهد صحبت‌های ساده را شناسایی و تولید کند.

پژوهشگران به‌منظور آنکه تمام حسگرها و کنترل‌کننده‌ها و عملگرهای مکانیکی باهم کار کنند، سورنا را به سیستم‌عامل ربات (ROS) مجهز کرده‌اند. آن‌ها همچنین از گزبو و کورونوئید و متلب برای شبیه‌سازی حرکات ربات و سنجش رفتارهای مختلف شامل راه‌رفتن به عقب و جوانب و چرخش و بازیابی از فشار استفاده کردند.

بهبودهای سورنا ۴ به بخش داخلی محدود نمی‌شود؛ چراکه بخش بیرونی ربات جدید به روکش‌های پلاستیکی جدیدی مجهز است که جلوه‌ای براق به آن بخشیده‌اند. دکتر یوسفی‌کما تأکید کرده است سورنا را به‌عنوان «نماد پیشرفت فناوری در مسیر صلح و انسانیت» می‌بیند و امیدوار است ربات جدید درزمینه‌ی ظرفیت‌های رباتیک الهام‌بخش افراد باشد.