ربات انسان‌نمای دیجیت ۵ و آینده کار در انبارها

مقدمه

در دنیای رباتیک، ساخت ماشین‌هایی که مانند انسان راه بروند، بدوند و اشیا را جابه‌جا کنند، سال‌ها آرزوی پژوهشگران بوده است. شرکت Agility Robotics که در سال ۲۰۱۵ از آزمایشگاه رباتیک دانشگاه ایالتی اورگان تأسیس شد، به‌تازگی از نسل پنجم ربات انسان‌نمای خود با نام Digit 5 رونمایی کرده است. این ربات نه یک پروژه دانشگاهی، بلکه محصولی تجاری است که هدف آن انجام کارهای فیزیکی سنگین در انبارها و کارخانه‌هاست. داستان ساخت Digit 5، روایتی از تلاش برای ترکیب علم biomechanics، مهندسی کنترل و نیازهای واقعی بازار است.

از ATRIAS تا Digit: مسیر تکامل

ریشه‌های Digit به رباتی به نام ATRIAS بازمی‌گردد که در سال ۲۰۰۸ در آزمایشگاه دینامیک رباتیک دانشگاه ایالتی اورگان ساخته شد. نام ATRIAS مخفف «فرض کن ربات یک کره است» بود؛ شوخی‌ای فیزیکدانان برای ساده‌سازی سیستم‌های پیچیده. این ربات که ظاهری شبیه یک مایکروویو روی پایه‌های بلند داشت، تنها برای اثبات نظریه‌ای طراحی شده بود: مدل «جرم-فنر» که بیان می‌کند بدن انسان و حیوانات را می‌توان با یک جرم و پاهایی که مانند فنر عمل می‌کنند مدل‌سازی کرد. ATRIAS نشان داد که این مدل ساده می‌تواند تمام الگوهای راه رفتن و دویدن موجودات زنده را بازتولید کند.

پس از موفقیت ATRIAS، موانع پیش رو از علمی به مهندسی و سازمانی تغییر کرد. جاناتان هرست، بنیان‌گذار شرکت، به همراه همکارانش تصمیم گرفتند شرکتی تأسیس کنند تا این فناوری را به محصول تبدیل کنند. اولین محصول آن‌ها Cassie نام داشت؛ رباتی دوپا با پاهایی شبیه شترمرغ که به‌جای تقلید از پرندگان، نتیجه مهندسی دقیق برای عملکرد بهینه بود. Cassie بدون تنه، بازو و سر ساخته شد و به مؤسساتی مانند هاروارد، کلتک و دانشگاه میشیگان فروخته شد. این ربات با قیمت ۲۵۰ هزار دلار، بازار ربات‌های تحقیقاتی دوپا را اشباع کرد.

نقش یادگیری تقویتی در حرکت طبیعی

یکی از نوآوری‌های کلیدی که Cassie را قادر به حرکت روان و طبیعی کرد، استفاده از یادگیری تقویتی (reinforcement learning) بود. در این روش، یک ربات شبیه‌سازی‌شده در محیط مجازی با آزمون و خطا یاد می‌گیرد چگونه تعادل خود را حفظ کند و حرکات پیچیده انجام دهد. سپس شبکه عصبی آموزش‌دیده، ربات فیزیکی را کنترل می‌کند. این رویکرد برخلاف روش‌های سنتی است که از مدل‌های ریاضی دقیق برای کنترل حرکت استفاده می‌کردند. نتیجه این بود که Cassie می‌توانست از پله‌ها بالا برود، از زمین‌خوردن بازیابی کند، ۵ کیلومتر بدود و رکورد دوی ۱۰۰ متر ربات‌ها را بشکند.

چرا انبارها و جعبه‌ها؟

با پیشرفت Digit، مشتریان صنعتی سؤالی کلیدی پرسیدند: چرا پا؟ چرا انسان‌نما؟ پاسخ در نیازهای واقعی انبارها نهفته بود. جابه‌جایی جعبه‌ها (bin handling) کاری است که به دو بازو برای بلند کردن اجسام بزرگ و پاها برای تعادل و حرکت در فضاهای باریک نیاز دارد. این کار به‌قدری متنوع است که اتوماسیون تک‌منظوره نمی‌تواند از عهده آن برآید، اما به‌قدری تعریف‌شده است که بتواند اولین شغل اقتصادی Digit باشد. در سال ۲۰۱۹، Digit 1 با همکاری فورد بسته‌ها را از خودروی خودران به در خانه‌ها می‌رساند. سپس Digit 2 و 3 با یک شرکت جهانی تحویل بسته توسعه یافتند و Digit 4 توسط آمازون آزمایش شد. در سال ۲۰۲۴، Digit روی جلد مجله تایم رفت.

Digit 5: مشخصات فنی و کاربرد

Digit 5 به‌عنوان جدیدترین نسخه، برای بلند کردن جعبه‌های ۲۳ کیلوگرمی روی قفسه‌های بلند طراحی شده است. باتری آن با ۹ دقیقه شارژ، ۹۰ دقیقه کار می‌کند و می‌تواند شیفت‌های کاری متوالی را پوشش دهد. این ربات در کارخانه RoboFab در سالم، اورگان تولید می‌شود که ظرفیت تولید بیش از ۱۰ هزار ربات در سال را دارد. هدف Agility Robotics استقرار ده‌ها هزار ربات انسان‌نما در محیط‌های واقعی است تا کمبود نیروی کار در مشاغل فیزیکی طاقت‌فرسا و تکراری را جبران کند.

چالش‌های تجاری‌سازی

با وجود موفقیت‌های فنی، مسیر تجاری‌سازی دشوار بوده است. هرست اعتراف می‌کند که اداره یک شرکت رباتیک بسیار فراتر از حل مسائل فنی است و شامل استقرار در سراسر کشور، پشتیبانی مشتری، تأمین زنجیره، مدیریت ناوگان و جذب سرمایه می‌شود. او می‌گوید: «هیچ ایده‌ای نداشتم که چقدر سخت خواهد بود.» اما همین چالش‌ها باعث یادگیری و بقای شرکت شده است.

آینده ربات‌های انسان‌نما

Digit 5 نشان‌دهنده نقطه‌عطفی در رباتیک است: جایی که علم biomechanics، کنترل هوشمند و نیازهای صنعتی به هم می‌رسند. اگرچه این ربات هنوز فاصله زیادی با رؤیای اولیه هرست برای حرکات ظریف و طبیعی دارد، اما گامی عملی به سوی آینده‌ای است که در آن ربات‌ها در کنار انسان‌ها کار می‌کنند. این مسیر نه‌تنها فناوری، بلکه درک ما از حرکت، تعادل و تعامل با جهان فیزیکی را عمیق‌تر می‌کند.