نظرة معمقة على الصناعة: الروبوتات الشبيهة بالبشر - أيادٍ ماهرة: تصميم تسلا المُطوّر والدور الحاسم للاستشعار

يجب أن تتمتع اليد الماهرة بقدرة تحمل عالية، وإدراك حسي دقيق، ودقة تحكم عالية في الحركة، وقدرة على الحركة في درجات حرية متعددة لإنجاز عمليات متنوعة ومعقدة. ولذلك، تُعدّ اليد الماهرة تقنية بالغة الصعوبة وعنصرًا أساسيًا في تصميم الروبوتات الشبيهة بالبشر.

قامت شركة تسلا بتحديث روبوتها البشري أوبتيموس بيدٍ ماهرة ذات 22 درجة حرية، أي ما يقارب ضعف درجة حرية الجيل السابق البالغة 11 درجة. وتتيح هذه القفزة الكبيرة حركةً وتحكماً أكثر دقة.

استنادًا إلى طلب براءة الاختراع المقدم عام 2024، من المرجح أن تعتمد يد تسلا من الجيل الثالث على بنية تعمل بالأوتار، وتتضمن علب تروس كوكبية، ومسامير كروية، وأوتار كابلية. تُدمج المحركات والمسامير في الساعد. يتم تحويل دوران المحرك إلى حركة خطية عبر المسمار، الذي بدوره يسحب الوتر المتصل بعظام الأصابع. ولمواجهة تشوه الأوتار الناتج عن حركة المعصم، تُلف نوابض صلبة حول الأوتار، على غرار آلية عمل كابلات فرامل الدراجات.

تُعد شركة Unitree Robotics واحدة من الشركات الصينية الرائدة في تطوير الروبوتات الشبيهة بالبشر. تتميز روبوتاتها بقدرات قوية في التحكم بالحركة والتوازن، على الرغم من أن يدها الماهرة لا تزال متأخرة عن روبوت Optimus من شركة Tesla من حيث الدقة والتصميم.

أطلقت شركة يونيتري مؤخرًا مشروعًا داخليًا للبحث والتطوير في مجال الأيدي الروبوتية الماهرة، وهي تعمل بنشاط على توظيف مهندسي خوارزميات الذكاء الاصطناعي، ومهندسي الميكانيكا، وخبراء الميكاترونيات المتكاملة. وهذا يُبرز تركيزها الاستراتيجي على تحسين وظائف اليد الروبوتية كميزة تنافسية رئيسية.

يلعب تكامل المستشعرات دورًا محوريًا في تمكين الروبوتات من التلاعب الدقيق. ووفقًا لزيوي شيا وآخرين، تُصنف مستشعرات الأيدي الدقيقة إلى مستشعرات داخلية وخارجية. وتعمل معالجة البيانات الحسية على ثلاثة مستويات: التخطيط، والتحكم، والتعلم.

تراقب المستشعرات الداخلية مواضع المفاصل والقوى وعزوم الدوران، مما يوفر تغذية راجعة فورية لتقليل الأخطاء وتحسين دقة الحركة. وهي ضرورية للتشغيل الدقيق في البيئات الديناميكية.

تشمل المستشعرات الخارجية مستشعرات التقارب، ومستشعرات اللمس، والمستشعرات متعددة الوسائط. تساعد مستشعرات التقارب في تقدير المسافة بين اليد والهدف أثناء مرحلة الاقتراب، بينما توفر مستشعرات اللمس معلومات فيزيائية حول قوى التلامس وخصائص الجسم عند لمسه.

ركزت أجهزة الاستشعار اللمسية في مراحلها الأولى بشكل أساسي على قياس القوة والضغط. تُزرع هذه الأجهزة عادةً في أطراف الأصابع وتستخدم التأثيرات الكهروإجهادية للكشف عن القوى متعددة الأبعاد. ومع ذلك، غالبًا ما تفتقر إلى الدقة المكانية وتواجه صعوبة في تحديد موقع التلامس.

وللتغلب على هذه المشكلة، أصبحت أجهزة الاستشعار اللمسية متعددة المصفوفات شائعة بشكل متزايد. ومع ذلك، فإن معظم هذه الأجهزة أحادية النمط - فهي تستطيع اكتشاف الضغط ولكن ليس درجة الحرارة أو الملمس أو غيرها من العوامل البيئية.

هنا يأتي دور الجلد الإلكتروني. فبفضل أجهزة الاستشعار متعددة الوسائط، القادرة على التقاط نطاق أوسع من أنواع البيانات، تستطيع الروبوتات استشعار القوة ودرجة الحرارة والملمس وغيرها، محاكيةً بذلك جلد الإنسان. ونتيجةً لذلك، يُتوقع أن يُسرّع الجلد الإلكتروني من نشر أنظمة الروبوتات الماهرة في مختلف الصناعات.