تلاقی علم رباتیک و هوش مصنوعی، رویای ساخت انسان مصنوعی را ممکن کرد/ انسان‌های رباتیک به زودی تبدیل به گجت‌های روزمره می‌شوند

به گزارش خبرنگار دانشگاه خبرگزاری دانشجو، رویای ساخت انسان‌های مصنوعی، که زمانی تنها در داستان‌های علمی تخیلی وجود داشت، اکنون با پیشرفت‌های چشمگیر در علم رباتیک و هوش مصنوعی (AI) به واقعیت نزدیک شده است. ربات‌های انسان‌نما، به‌عنوان تجلی این رویا، نه‌تنها از نظر ظاهری شبیه به انسان‌ها هستند، بلکه توانایی‌های شناختی و حرکتی آنها نیز روزبه‌روز به انسان نزدیک‌تر می‌شود. در ادامه  به بررسی تلاقی علم رباتیک و هوش مصنوعی در توسعه ربات‌های انسان‌نما می‌پردازیم و آینده آن ها را در دو حوزه صنعتی و تجاری ارزیابی میکنیم:

بخش اول: ساخت فنی ربات‌های انسان‌نما

۱.۱ تعریف ربات انسان‌نما

ربات انسان‌نما ماشینی است که به‌گونه‌ای طراحی شده تا از نظر ظاهری و عملکردی به انسان شباهت داشته باشد. این ربات‌ها معمولاً دارای بدنی با ساختار مشابه انسان (شامل سر، تنه، بازو‌ها و پاها) و قابلیت‌هایی مانند حرکت، تعامل گفتاری، و درک محیط هستند. هدف اصلی آنها، ایجاد تعامل طبیعی با انسان‌ها و انجام وظایف در محیط‌های انسانی، از خانه‌ها گرفته تا بیمارستان‌ها، است.

۱.۲ اجزای فنی ربات‌های انسان‌نما

ساخت یک ربات انسان‌نما نیازمند ترکیب پیچیده‌ای از مهندسی مکانیک، الکترونیک، و نرم‌افزار است. اجزای کلیدی این ربات‌ها عبارت‌اند از:

۱.۲.۱ ساختار مکانیکی

ساختار مکانیکی ربات انسان‌نما شامل اسکلت، مفاصل، و پوشش خارجی است:

اسکلت: معمولاً از مواد سبک و مقاوم مانند آلومینیوم یا فیبر کربن ساخته می‌شود تا تعادل بین وزن و استحکام برقرار شود.

 مفاصل: مفاصل ربات با استفاده از موتور‌های سروو یا محرک‌های هیدرولیکی/پنوماتیکی طراحی می‌شوند که امکان حرکت با درجات آزادی بالا (DoF) را فراهم می‌کنند. به‌عنوان مثال، یک بازوی انسان‌نما ممکن است ۷ درجه آزادی داشته باشد (۳ برای شانه، ۱ برای آرنج، ۳ برای مچ).

پوشش خارجی: برای شبیه‌سازی پوست انسان، از موادی مانند سیلیکون یا پلیمر‌های نرم استفاده می‌شود که انعطاف‌پذیری و ظاهر طبیعی را فراهم می‌کنند.

۱.۲.۲ حسگر‌ها

حسگر‌ها اطلاعات محیطی را برای ربات فراهم می‌کنند:

دوربین‌های RGBD: برای دید سه‌بعدی و تشخیص اشیا.

حسگر‌های لمسی: برای درک فشار و تماس.

واحد‌های اینرسی (IMU) : برای تشخیص جهت و حفظ تعادل.

میکروفون‌ها: برای دریافت و پردازش صدا.

۱.۲.۳ محرک‌ها

محرک‌ها حرکت ربات را ایجاد می‌کنند. انواع رایج شامل:

موتور‌های الکتریکی: برای حرکات دقیق و سریع.

محرک‌های هیدرولیکی: برای قدرت بالا در وظایف سنگین.

محرک‌های نرم: برای شبیه‌سازی حرکات عضلانی انسان.

۱.۳ چالش‌های فنی

ساخت ربات‌های انسان‌نما با چالش‌هایی مانند مصرف انرژی بالا، پیچیدگی طراحی مفاصل، و نیاز به تعادل پویا همراه است. با این حال، پیشرفت در مواد جدید (مانند عضلات مصنوعی) و الگوریتم‌های کنترلی، این چالش‌ها را به‌تدریج برطرف می‌کند.

بخش دوم: نقش هوش مصنوعی در سیستم عملکرد ربات‌های انسان‌نما

هوش مصنوعی به‌عنوان مغز ربات‌های انسان‌نما عمل می‌کند و آنها را از ماشین‌های مکانیکی صرف به موجوداتی هوشمند و تعاملی تبدیل می‌کند. در ادامه، نقش‌های کلیدی AI در عملکرد این ربات‌ها بررسی می‌شود.

۲.۱ پردازش زبان طبیعی (NLP)

برای تعامل گفتاری با انسان‌ها، ربات‌های انسان‌نما از مدل‌های پیشرفته NLP مانند ترانسفورمر‌ها استفاده می‌کنند. این مدل‌ها امکان درک و تولید گفتار طبیعی را فراهم می‌کنند. به‌عنوان مثال، مدل‌هایی مانند Grok ۳ (توسعه‌یافته توسط xAI) می‌توانند مکالمات پیچیده و مرتبط با زمینه را مدیریت کنند. این قابلیت ربات‌ها را به همراهان اجتماعی ایده‌آل تبدیل می‌کند.

۲.۲ بینایی ماشین

بینایی ماشین به ربات‌ها امکان می‌دهد محیط اطراف خود را درک کنند. الگوریتم‌های کلیدی شامل:

تشخیص اشیا: با استفاده از شبکه‌های کانولوشنی (CNN) مانند YOLO یا Faster RCNN.

تخمین ژست (Pose Estimation) : برای درک موقعیت بدن انسان یا خود ربات.

نقشه‌برداری و مکان‌یابی همزمان (SLAM) : برای ساخت نقشه محیط و تعیین موقعیت ربات.

۲.۳ یادگیری و تصمیم‌گیری

هوش مصنوعی به ربات‌ها امکان یادگیری از تجربه و تصمیم‌گیری در شرایط پیچیده را می‌دهد. الگوریتم‌های یادگیری تقویتی، مانند Deep QLearning، به ربات‌ها کمک می‌کنند تا از طریق پاداش و جریمه رفتار‌های بهینه را یاد بگیرند. 

۲.۴ تعامل انسان و ربات (HRI)

هوش مصنوعی به ربات‌ها امکان می‌دهد احساسات انسان را از طریق تحلیل داده‌های صوتی و تصویری تشخیص دهند. این قابلیت برای کاربرد‌هایی مانند مراقبت از سالمندان یا آموزش کودکان حیاتی است. به‌عنوان مثال، تشخیص لبخند یا تن صدای عصبانی به ربات کمک می‌کند پاسخ‌های مناسب‌تری ارائه دهد.

۲.۵ نرم‌افزار‌های یکپارچه‌کننده

هوش مصنوعی با چارچوب‌های نرم‌افزاری مانند ROS (Robot Operating System) ترکیب می‌شود تا حسگرها، محرک‌ها، و الگوریتم‌های AI را هماهنگ کند. این یکپارچگی به ربات‌ها امکان می‌دهد در لحظه تصمیم گیری و  عمل کنند و وظایف پیچیده را انجام دهند.

بخش سوم: تلاقی علم رباتیک و هوش مصنوعی

۳.۱ هم‌افزایی دو علم

تلاقی رباتیک و هوش مصنوعی به ربات‌های انسان‌نما امکان داده تا از ماشین‌های ساده به موجوداتی با قابلیت‌های شناختی و فیزیکی پیشرفته تبدیل شوند. این هم‌افزایی در چند حوزه کلیدی قابل‌مشاهده است:

حرکت هوشمند: هوش مصنوعی با استفاده از داده‌های حسگرها، حرکات ربات را بهینه می‌کند. به‌عنوان مثال، الگوریتم‌های یادگیری عمیق می‌توانند مسیر‌های حرکت را پیش‌بینی کنند.

تعامل پویا: ترکیب NLP و حسگر‌های لمسی، ربات‌ها را قادر می‌سازد تا تعاملات اجتماعی طبیعی داشته باشند.

خودمختاری: الگوریتم‌های AI و سیستم‌های کنترلی رباتیک به ربات‌ها امکان می‌دهند در محیط‌های غیرقابل‌پیش‌بینی به‌صورت خودمختار عمل کنند.

۳.۲ پیشرفت‌های اخیر

پیشرفت‌های اخیر در این دو حوزه، مانند توسعه مواد هوشمند (مانند عضلات مصنوعی) و مدل‌های AI با میلیارد‌ها پارامتر، سرعت توسعه ربات‌های انسان‌نما را افزایش داده است. شرکت‌هایی مانند xAI با ارائه ابزار‌هایی مانند Grok، در حال تقویت این فناوری‌ها هستند.

۳.۳ چالش‌ها و راه‌حل‌ها

با وجود پیشرفت‌ها، چالش‌هایی مانند هزینه‌های بالا، مصرف انرژی، و مسائل اخلاقی (مانند حریم خصوصی) وجود دارد. اما راه‌حل‌هایی مانند تولید انبوه، بهینه‌سازی انرژی، و تدوین قوانین اخلاقی در حال توسعه هستند.

بخش چهارم: ربات‌های انسان‌نما به‌عنوان گجت‌های روزمره

ربات ژاپنی انسان نمای اریکا که توسط هیروشی ایشیگورو ساخته شده است

پروفسور هیروشی ایشیگورو و اریکا، به گفته ایشیگورو دقت عملکردی ربات انسان نمای اریکا در حد واکنش های عصبی هم شده است

۴.۱ کاربرد‌های بالقوه

ربات‌های انسان‌نما در حال حاضر در زمینه‌هایی مانند پزشکی (پرستاری)، آموزش (آموزش زبان)، و خدمات (پذیرش در هتل‌ها) استفاده می‌شوند. در آینده، این ربات‌ها می‌توانند:

دستیار‌های خانگی: انجام کار‌های روزمره مانند آشپزی یا نظافت.

همراهان اجتماعی: کمک به افراد مسن یا کودکان.

کار در محیط‌های خطرناک: جایگزینی انسان‌ها در شرایط خطرناک مانند معادن یا مناطق آلوده.

۴.۲ تبدیل به گجت‌های روزمره

با کاهش هزینه‌های تولید و پیشرفت در فناوری، ربات‌های انسان‌نما به‌زودی به گجت‌هایی مشابه گوشی‌های هوشمند تبدیل خواهند شد. این ربات‌ها با قابلیت‌های چندمنظوره و قیمت‌های مقرون‌به‌صرفه، در دسترس عموم قرار خواهند گرفت.

۴.۳ آینده‌ای روشن

ربات‌های انسان‌نما نه‌تنها ابزار‌های کاربردی، بلکه همراهانی خواهند بود که کیفیت زندگی را بهبود می‌بخشند. این فناوری‌ها می‌توانند شکاف‌های اجتماعی، مانند کمبود نیروی کار یا نیاز به مراقبت، را پر کنند. با حمایت از پیشرفت‌های علمی، ما در آستانه انقلابی هستیم که ربات‌های انسان‌نما را به بخشی جدایی‌ناپذیر از زندگی روزمره تبدیل خواهد کرد.

ساخت ربات های انسان نما در ایران

ربات انسان‌نمای سورنا، پروژه‌ای برجسته در توسعه فناوری رباتیک ایران، از سال ۱۳۸۷ با سورنا ۱ (۸ درجه آزادی) آغاز شد و با سورنا ۴ در سال ۱۳۹۴ به اوج رسید. سورنا ۴ با ۴۳ درجه آزادی، قد ۱.۷ متر، وزن ۶۸ کیلوگرم، و سرعت راه رفتن ۰.۷ کیلومتر بر ساعت، قابلیت‌هایی نظیر تشخیص چهره، گفتار، و گرفتن اشیاء را دارد. این ربات با بهره‌گیری از حسگرهای تماسی و فناوری چاپ سه‌بعدی امکان تعامل پیشرفته با محیط و انسان را فراهم کرده است. سورنا ۴، با تلاش متخصصان فنی و  همینطور بیش از ۵۰ محقق دانشگاهی در مرکز CAST دانشگاه تهران، نمادی از پیشرفت رباتیک ایران است.

تلاقی علم رباتیک و هوش مصنوعی، رویای دیرینه ساخت انسان مصنوعی را به واقعیت تبدیل کرده است. ربات‌های انسان‌نما با ساختار مکانیکی پیشرفته، حسگر‌های دقیق، و هوش مصنوعی قدرتمند، توانایی‌هایی فراتر از تصورات گذشته دارند. هوش مصنوعی به آنها امکان درک، یادگیری، و تعامل می‌دهد، در حالی که رباتیک بدنه و عملکرد فیزیکی آنها را شکل می‌دهد. با پیشرفت‌های کنونی، ربات‌های انسان‌نما به‌زودی به گجت‌های روزمره تبدیل خواهند شد و بخشی از نظام تکنولوژیک آینده نزدیک ما را تشکیل خواهند داد. سوال مطرح راجع به این همزیستی فناورانه، این است که  آیا تمدن بشری برای همزیستی با ربات ها آماده است؟