باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يبتكرون روبوتاً يكتشف الأشياء المخفية

طوّر باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا روبوت تجميع يجمع بين الرؤية والاستشعار بالترددات الراديوية (RF)، لإيجاد الأشياء والإمساك بها حتى عندما تكون مخفية عن الأنظار. وقد تساعد هذه التقنية في تطبيقها داخل مستودعات التجارة الإلكترونية. 

في السنوات الأخيرة حصلت الروبوتات على رؤية اصطناعية ولمس وحتى حاسة شم. قال الأستاذ في MIT فاضل أديب: «يمنح الباحثون الروبوتات إدراكاً بشرياً، أما نحن فنحاول منح الروبوتات إدراكاً يفوق الإدراك البشري». 

طوّر العلماء روبوتاً يستخدم موجات راديوية قادرة على اختراق الجدران لاكتشاف الأشياء المخفية. يجمع الروبوت RF-Grasp بين هذا الاستشعار القوي والرؤية الحاسوبية التقليدية لاكتشاف الأشياء والإمساك بها، وهي أشياء قد تكون مخفية عن المراقبة لولا ذلك. 

قد يسهّل هذا التقدم يوماً ما التجارة الإلكترونية في المستودعات، أو يساعد الروبوتات على انتشال مفك براغي من مجموعة أدوات فوضوية. وقد قُدّمت الدراسة في مايو 2021 خلال المؤتمر الدولي لـ IEEE حول الروبوتات والأتمتة. 

مع استمرار نمو التجارة الإلكترونية، لا يزال العمل في المستودعات يقوم عادةً على البشر لا على الروبوتات، رغم ظروف العمل الخطرة. ويعود ذلك جزئياً إلى صعوبة إيجاد الأشياء والإمساك بها على الروبوتات في مثل هذه البيئة المزدحمة. وحتى اليوم، تمثل الإدراك والاختيار عقبتين رئيسيتين في هذا المجال. 

تعجز الروبوتات التي تعتمد على الرؤية البصرية وحدها عن ملاحظة وجود شيء معبأ في صندوق أو مخفي خلف شيء آخر على الرف، إذ لا تنفذ موجات الضوء المرئية عبر الجدران بالطبع. أما الموجات الراديوية فتنفذ. ولعقود استُخدم تحديد الترددات الراديوية لتتبع كل شيء، من كتب المكتبات إلى الحيوانات الأليفة. 

تتكون أنظمة تحديد الترددات الراديوية من مكونين رئيسيين: القارئ (الماسح) والعلامة. العلامة شريحة حاسوبية صغيرة تُلصق بالجسم المراد تتبعه، أو تُزرع فيه في حالة الحيوانات الأليفة. ثم يبث القارئ إشارة راديوية تعدّلها العلامة وتعكسها عائدةً إلى القارئ. 

تحمل الإشارة المنعكسة معلومات عن موقع الجسم المُعلَّم وهويته. وقد اكتسبت هذه التقنية شعبية في سلاسل توريد التجزئة، إذ تسعى اليابان منذ سنوات إلى استخدام التتبع بالترددات الراديوية في جميع تقريباً عمليات الشراء بالتجزئة. ورأى الباحثون أن هذا الوفرة من الترددات الراديوية قد تكون نعمة للروبوتات، إذ تمنحها وسيلة أخرى للإدراك. 

يقول العلماء إن الترددات الراديوية طريقة إدراك مختلفة تماماً عن الرؤية، لذلك سيكون من الخطأ عدم استكشاف إمكاناتها. يستخدم الروبوت RF Grasp كاميرا وقارئاً للترددات الراديوية للبحث عن الأشياء المعلَّمة والإمساك بها، حتى عندما تكون مخفية تماماً عن عدسة الكاميرا. ويتكون من ذراع روبوتية متصلة بيد قابضة. 

الكاميرا موضوعة على معصم الروبوت. قارئ الترددات الراديوية مستقل عن الجهاز، ويرسل معلومات التتبع إلى خوارزمية التحكم في الروبوت. وهكذا يجمع الروبوت باستمرار بيانات التتبع بالترددات الراديوية والصورة البصرية لمحيطه. وكان دمج هذين التدفقين من البيانات في عملية اتخاذ القرار لدى الروبوت من أصعب التحديات التي واجهها الباحثون. 

يجب على الروبوت في كل لحظة أن يقرر أي هذين التدفقين أهم للتفكير فيه. وهذا ليس مجرد تنسيق بين العين واليد، بل تنسيق بين الترددات الراديوية والعين واليد معاً. يبدأ الروبوت عملية البحث والاستخراج بإرسال نبضة صدى إلى علامة الترددات الراديوية للجسم المستهدف لتحديد موقعه. ويشبه التسلسل هذا الموقف: تسمع صفارة إنذار خلفك فتلتفت لترى مصدرها وتحصل على صورة أوضح عنه. 

يمتلك RF Grasp حاستين متكاملتين، ويتجه نحو الجسم المستهدف. وعندما يقترب بل ويبدأ في التعامل مع الشيء، تهيمن الرؤية على قرار الروبوت، لأنها توفر تفاصيل أدق بكثير من الترددات الراديوية. 

أثبت RF Grasp فعاليته في سلسلة من الاختبارات. فبالمقارنة مع روبوت مماثل مزود بكاميرا فقط، تمكن من تحديد الجسم المستهدف والإمساك به بدقة، مع حركة إجمالية أقل بنحو النصف تقريباً. كما أظهر الجهاز قدرة فريدة على «تنظيف» البيئة المحيطة، فيزيل مواد التغليف والعوائق الأخرى في طريقه للوصول إلى الهدف. 

يؤكد الباحثون أن هذا يُظهر «ميزة غير عادلة» يتمتع بها RF Grasp مقارنةً بالروبوتات التي لا تملك استشعاراً راديوياً نافذاً. وقد يأتي يوم يعمل فيه هذا الروبوت باستمرار في مستودعات التغليف الخاصة بالتجارة الإلكترونية. كما يمكن لاستشعاره بالترددات الراديوية أن يتحقق فوراً من جوهر الشيء دون الحاجة إلى التعامل معه، ويجد الرمز الشريطي ويمسحه. 

يتوقع فريق العلماء أيضاً إمكانية استخدام الروبوت في المنزل، مثل البحث عن مفتاح السداسي الصحيح لتجميع كرسي IKEA. أو قد يساعد في العثور على الأشياء المفقودة. وقد يتحول الروبوت إلى مكنسة Roomba خارقة، تجد المفاتيح أينما وضعتها.