پرینت سه بعدی دست رباتیک پیانیست

ساخت ربات، یکی از خدماتی است که در جهت بهبود فعالیت‌ها از آن استفاده می‌شود. اخیرا، دانشمندان دانشگاه کمبریج، به پرینت سه بعدی دست رباتیک پیانیست پرداخته‌اند و آن را توسعه داده‌اند که می‌تواند آهنگ‌های ساده‌ای از پیانو را اجرا کند. دست رباتیک فقط با حرکت مچش، نت‌های موسیقی ساده را با پیانو می‌نوازد. دانشمندان در این باره، اشاره کرده‌اند که ربات چاپ سه بعدی شده چگونگی پیچیدگی مکانیک دست انسان  را نشان می‌دهد و آن را به چالش می‌کشد.

پرینت سه بعدی دست رباتیک پیانیست

دست ربات حاصل از پرینتر سه بعدی

دست ربات حاصل از پرینتر سه بعدی، از ترکیبی از مواد نرم و سخت تشکیل شده است و شامل استخوان‌ها و رباط‌های مشابه موجود در دست انسان می‌باشد، اما ماهیچه‌ها و تاندون‌ها جزو ساختار آن‌ محسوب نمی‌شود. محققان دریافتند که با استفاده از پرینت سه بعدی و طراحی سه بعدی مکانیکی دست، محدوده وسیعی از حرکات شگفت‌انگیزی در آن قابل مشاهده است.

نحوه‌ی عملکرد دست پیانیست حاصل از چاپگر سه بعدی

دست رباتیک نمی‌تواند انگشتانش را به صورت مستقل حرکت دهد، اما می‌تواند عبارات ساده موسیقی را به تقلید از سبک‌های مختلف پیانو با حرکت مچ دستش به صورت منفعل اجرا کند. جویس هیوز از مهندسین کمبریج که اولین نویسنده این مقاله است می‌گوید: “ما می‌توانیم از انفعال برای دست‌یابی به طیف گسترده‌ای از حرکت در روبات‌ها استفاده کنیم: برای مثال راه رفتن، شنا و پرواز. طراحی هوشمندانه مکانیکی، ما را قادر می‌سازد تا حداکثر محدوده‌ی حرکت را با حداقل هزینه‌های کنترل شده به دست آوریم و قصد داشتیم به این نکته پی ببریم که چقدر از حرکت ما می‌تواند فقط از طریق مکانیک حاصل شود.”

نحوه‌ی نوازندگی دست رباتیک پیانیست

از طریق برنامه، دست رباتیک حاصل از پرینتر سه بعدی، آموزش داده می‌شود تا تعدادی از عبارات کوتاه موسیقی، با نت‌های کوتاه (قطع‌شده) یا صاف (پیوسته) و قطعات آهنگ‌سازانی مانند موتزارت، اسکارلتی و گرشوین و هم‌چنین آهنگ‌های فصلی از جمله ملودی معروف کریسمس، جینگل بلز را تولید کند. هیوز گفت: ” ما در حال حاضر، می‌توانیم رفتار پیچیده و منحصربه‌فردی داشته باشیم.”

امکانات جدید ربات‌های پیشرفته

در طی چند سال گذشته، یکی از خدمات پرینتر سه بعدی برای محققان، فراهم‌سازی و افزودن پیچیدگی‌، به سیستم‌های غیرفعال است. با این حال، بازسازی تمام مهارت و سازگاری دست انسان در یک ربات هنوز یک چالش تحقیقاتی بزرگ است. در حال حاضر، اکثر ربات‌های پیشرفته،  نمی‌توانند کارهایی را که کودکان خردسال به سادگی انجام می‌دهند، انجام دهند.

دست ربات حاصل از پرینتر سه بعدی

انگیزه‌ی اصلی این پروژه

دکتر Fumiya Iida، که این تحقیق را رهبری می‌کند، انگیزه‌ی اصلی این پروژه را هوش تجسمی، (یعنی هوشی است در بدن مکانیکی ما وجود دارد) دانسته است. بدن ما شامل طراحی‌های هوشمندانه‌ی مکانیکی مانند استخوان‌ها، رباط‌ها و پوست‌هایی است که به ما کمک می‌کند که هوشمندانه فعالیت‌هایی را انجام دهیم که فعالانه توسط مغز هدایت نمی‌شوند.

با استفاده از تکنولوژی پیشرفته چاپ سه بعدی برای پرینت اجزایی مانند دست انسان، اکنون قادر به کشف اهمیت طراحی‌های فیزیکی، با کنترل غیرفعال هستیم، که غیرممکن است نوازندگان پیانو انسان بتواند همچین کاری را انجام دهد، چون مغز نمی‌تواند مانند ربات “خاموش” شود.  وی اضافه کرد: “این رویکرد به طراحی مکانیکی می‌تواند تغییراتی در ساخت روباتیک ایجاد کند. این نوع روش ساخت‌و‌ساز اجازه می‌دهد تا ما بتوانیم به ساخت ساختارهای هوشمندانه‌ی مکانیکی بپردازیم به‌ طوری‌ که بسیار مقیاس‌پذیر باشند.”

پروژه پیانو آزمایشی ایده‌آل برای سیستم‌های غیر‌فعال

هیوز گفت: “این پروژه‌ی مربوط به پیانو، آزمایشی ایده‌آل برای سیستم‌های غیر‌فعال است، زیرا یک چالش پیچیده و منحصربه‌فرد است که نیاز به طیف وسیعی از رفتارها برای دستیابی به سبک‌های مختلف دارد.” با وجود محدودیت‌های دست، محققان اشاره کردند؛ تحقیقات بیشتری در مورد اصول پایه‌ای دینامیکی اسکلت لازم است که به فعالیت‌های حرکتی پیچیده و یادگیری محدودیت‌هایی برای سیستم‌های حرکتی منفعل وجود دارد.

توسعه سیستم‌های مکانیکی هوشمند و کنترل ساده‌تر ربات‌ها

هیوز می‌گوید: “ما می‌توانیم این تحقیق را توسعه دهیم تا بررسی کنیم که چگونه می‌توان فعالیت‌های مهارتی پیچیده‌تری را انجام دهیم، ساخت ربات‌هایی که می‌توانند اقدامات پزشکی انجام دهند یا موارد شکننده را اداره کنند.” این روش همچنین میزان یادگیری ماشین مورد نیاز برای کنترل دست را کاهش می‌دهد؛ با توسعه سیستم‌های مکانیکی هوشمند، یاد گرفتن کنترل برای ربات‌ها ساده‌تر می‌شود.”