اليد، الآلة البيولوجية الأكثر تعقيدًا للبشرية، لا تزال هي المشكلة الأكثر تحديًا التي لم يتم حلها في مجال الروبوتات. إذا تمكن المهندسون من التغلب على هذه العقبة، فإن الروبوتات التي يتم تطويرها في المختبرات اليوم قد تصبح مشهدًا شائعًا على أرضيات المصانع في المستقبل.
يعمل مهندسو الروبوتات في جميع أنحاء العالم بجد لحل مشكلة متطورة في مجالات الذكاء الاصطناعي والهندسة الميكانيكية: كيفية بناء يد روبوتية يمكنها العمل مثل اليد البشرية. في الوقت الحاضر، على الرغم من أن الروبوتات البشرية يمكنها بالفعل المشي والرفع والتوازن، إلا أن افتقارها إلى الأيدي الحاذقة والإدراكية لا يزال أحد العقبات الرئيسية أمام تطبيقها على نطاق واسع في المصانع وأماكن العمل المختلفة.
يقول الباحثون إن الهدف ليس فقط جعل الروبوتات أكثر شبهاً بالبشر في المظهر، ولكن تزويدها بالقدرة على أداء الحركات الدقيقة والمعقدة المطلوبة لمعظم العمالة الماهرة. يتحدى روبوت تسلا أوبتيموس، كممثل، هذه المشكلة بشكل مباشر. ووفقا لتقديرات مورجان ستانلي، إذا أمكن تجاوز هذه العتبة، فقد تصل قيمة سوق الروبوتات البشرية العالمية إلى 5 تريليون دولار أمريكي بحلول عام 2050.
قال إيلون ماسك في مقابلة مع صحيفة وول ستريت جورنال: "لكي تكون الروبوتات مفيدة حقًا، يجب أن تكون لديها أيدي مذهلة".
على الرغم من أن أوبتيموس كان قادرًا على تحقيق المشي على قدمين، إلا أن ماسك قال أيضًا إن تصميم أيدي تشبه الإنسان أصعب بكثير من المشي نفسه.
يقوم فريق بحث في مركز الروبوتات والأنظمة البيولوجية بجامعة نورث وسترن بتصميم يد روبوتية حساسة ومرنة للغاية من خلال مشروع ممول اتحاديًا. وأشار قائد الفريق كيفن لينش إلى أنهم حددوا هدفًا مدته عشر سنوات لمنح الروبوتات المرونة اللازمة لإكمال المهام البشرية الأساسية.
خذ النموذج الأولي الموجود في مختبر لينش، على سبيل المثال. وتعتمد اليد على نموذج من شركة Shadow Robot البريطانية. تعمل عدة محركات أسطوانية بحجم علب القهوة على تشغيل الأصابع الميكانيكية. يمكن لأجهزة الاستشعار المثبتة على أطراف الأصابع استشعار التغيرات في الخواص الكهربائية للسوائل المشابهة لتلك الموجودة تحت "الجلد". عندما يلمس الإصبع شيئًا ما، يقوم المستشعر بتحويل هذه التغييرات إلى بيانات تشبه "اللمس" في الوقت الفعلي.
يواصل طلاب الدراسات العليا تدريب التنسيق اليدوي من خلال ترتيب روابط بسيطة للروبوت - مثل التكرار وإمساك الكتل وتوجيه الأشياء الصغيرة. يتم استخدام البيانات المجمعة لتحسين أداء خوارزميات التعلم الآلي. وقال لينش إنه من أجل إكمال الحركات الدقيقة مثل "الكتابة بقلم الرصاص"، ستحتاج الإصدارات المستقبلية إلى إضافة المزيد من أجهزة الاستشعار إلى أطراف الأصابع وراحة اليد.
بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضًا فرق بحثية تكسر أغلال "الشكل البشري". يستطيع المناول ذو الأربعة أصابع، الذي طوره ماتي سيوكارلي، أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة كولومبيا، الحكم على شكل الأشياء ومادتها عن طريق اللمس وحده، مما يعوض نقص الرؤية. يمكن لهذه اليد أن ترفع الأشياء الهشة، مثل أنابيب الورق، ولكنها قد تنزلق أو تسقط في بعض الأحيان.
تتخذ شركة بوسطن ديناميكس طريقًا مختلفًا. تم تجهيز الروبوت التجريبي أطلس الذي يشبه الإنسان بأيدٍ ثلاثية الأصابع يمكن تحويلها بمرونة إلى "قبضة من نوع الإبهام" أو "كف على شكل مجداف". ويظهر مقطع الفيديو الذي أصدرته أن أطلس يمكنه رفع ملحقات السيارة، وموازنة الدمبل، والإمساك بالأشياء الصغيرة. وقال قائد المشروع ألبرتو رودريغيز إن هذا التصميم يسعى دائمًا إلى تحقيق التوازن بين القوة والبراعة والنحافة والمتانة. "لا يكفي تصميم قابض ضعيف وغير فعال وحده."
ومن الجدير بالذكر أنه ليس كل المهندسين يتبعون "أيدي تشبه الإنسان". يفضل إيجور كولاكوف، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة MicroFactory من سان فرانسيسكو، تبسيط التصميم الصناعي. يتميز الروبوت الذي تبلغ تكلفته 5000 دولار بتصميم ثنائي الذراع، حيث تحمل إحدى اليدين أدوات متخصصة بينما تستخدم الأخرى إصبعين لحمل الأشياء. يمكن لهذا التكوين إكمال خطوات التصنيع الرئيسية مثل لحام لوحات الدوائر، وشد البراغي، وإزالة الأفلام الواقية، والتكلفة أقل بكثير من تكلفة الروبوتات البشرية المعقدة.
على الرغم من بعض التقدم، لا يزال علم المواد يواجه تحديات عنيدة. وقال ريتش ووكر، مدير شادو روبوت، إن عمليات التصنيع الحالية لا تزال صعبة لتكرار الوظائف الأساسية لجسم الإنسان، مثل الشفاء الذاتي للجلد والمفاصل ذاتية التشحيم، مما يشكل العديد من العوائق أمام هندسة المنتجات.
إن الدافع لتقليد الأيدي البشرية ينبع جزئياً من "النقص الحاد في العمالة" في الصناعات التحويلية والتمريض. وأشار إد كولجيت، أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة نورث وسترن، إلى أن تحسين براعة الروبوتات قد يجعل أدوات الأتمتة في متناول المؤسسات الصغيرة والمتوسطة الحجم، ولن تظل حكرا على المؤسسات الكبيرة. "ويمكن أيضًا أن يخلق فرص عمل جديدة تمامًا. وهذا ما دفعنا إلى إجراء هذا البحث."