تم النشر على: 20 مايو 2025 / تحديث من: 20 مايو 2025 - المؤلف: Konrad Wolfenstein
نظام تويست: تقنية التقاط الحركة (MOCAP) يحقق ثورة في السيطرة على الروبوتات البشرية-صورة: xpert.digital
نظام تقليد الجسم الكامل تفعيل عن بعد: تفاعل الإنسان في الوقت الفعلي ، نغير تقنية الروبوت
الحركات البشرية للروبوتات: إمكانات نظام تويست
لقد حقق العلماء اختراقًا كبيرًا في تطوير أنظمة التعبير عن بعد للروبوتات البشرية. باستخدام تقنية التقاط الحركة ، يمكن الآن لروبوتات Humanoid القيام بحركات تشبه الإنسان في الوقت الحقيقي. يتيح هذا الابتكار التحكم الدقيق والبديه في الروبوتات ، وهي خطوة مهمة نحو تطوير الروبوتات ذات المهارة الكاملة. يعد تطور النظام الجديد (نظام تقليد الجسم بالكامل) ، والذي ينقل حركات الجسم الكاملة للشخص إلى روبوت ، رائع بشكل خاص ، وبالتالي يعرّض حقبة جديدة من التفاعل بين الإنسان.
مناسب ل:
- السيطرة على الوقوف البشري: تعلم كيفية الاستيقاظ من البشر "المضيف"-اختراق الروبوتات في الحياة اليومية
أساسيات جراحة المقربة القائمة على التقاط الحركة
يصف Teleoperation التحكم عن بعد للآلات وهو مهم بشكل خاص في منطقة الروبوتات. يتم استخدام أنظمة Telerobotic إذا كانت مساحة العمل بعيدة جدًا ، وهي صغيرة جدًا أو كبيرة جدًا أو خطرة جدًا على البشر. يتيح الفصل المكاني بين البشر (المشغل) والروبوت (Teleoperator) العمليات في مجالات مختلفة مثل الجراحة الغازية الحد الأدنى أو وصف الذكاء أو تطبيقات الفضاء.
تشكل تكنولوجيا التقاط الحركة (MOCAP) الأساس لأنظمة التهوية الحديثة. تتيح هذه التكنولوجيا تسجيلات ومحاكاة مفصلة للحركة البشرية ، حيث يمكن ترقيم الأفراد أو المجموعات بأكملها من الأشخاص. تتم معالجة الحركات المسجلة بذكاء ويمكن استخدامها للرسوم المتحركة للأجسام وحركاتها.
كيف تعمل تقنية التقاط الحركة
في تقنية التقاط الحركة ، يتم متابعة حركات الجسم الخاصة بالأشخاص الحقيقيين بدقة من خلال بدلة خاصة مع نقاط علامات وأنظمة بصرية. يتم جمع بيانات الحركة لجميع أجزاء الجسم - ليس فقط بالذراعين واليدين والساقين والقدمين ، ولكن أيضًا عن طريق جسم الطائرة والوركين والرأس. ثم يتم تحويل هذه البيانات الشاملة إلى أوامر باستخدام الذكاء الاصطناعي (AI) التي يمكن أن تنفذ الروبوتات البشرية.
نظام تويست: اختراق في تلسكوبي الروبوت
يعد نظام Twist الذي تم تطويره في جامعة ستانفورد وجامعة سايمون فريزر بمثابة تقدم كبير في Telepoto Humanoid Robot.
يوضح يانجي زي ، المؤلف الأول لدراسة تويست: "نريد أن يكون لدى Humanoids نفس المستوى من المهارات الكاملة للجسم مثل الناس". "تخيل مطبخًا غير مرغوب فيه. يمكن للناس أن يحملوا أشياء بيدين واستخدام أقدامهم لتحريك العقبات ، مثل سلة على الأرض. يمكن للبشر أيضًا فتح الباب مع جوانب الجسم أو المرفقين. نريد أن يكون البشر قادرين على فعل الشيء نفسه من خلال تقليد الأشخاص مباشرةً."
التنفيذ الفني للتطوير
يتضمن نظام Twist ثلاثة مكونات أساسية:
- اكتساب البيانات وإعادة الاستهداف: من خلال إعادة استهداف غير متصل عبر الإنترنت ، يتم تكييف الحركات البشرية مع الروبوت. يتم ذلك عن طريق النقل المحسّن لمواقع واتجاهات المفصل ثلاثي الأبعاد ، حيث يتم أيضًا تكييف اتجاه الجسم ووضع القدم في الوقت الفعلي.
- تدريب وحدة التحكم في المحاكاة: يستخدم Twist نهجًا على مرحلتين مع منهجية "طالب المعلم":
- تتمتع وحدة تحكم "المعلم" بامتياز الوصول إلى الحركات المرجعية المستقبلية ، والتي تمكنها من التخطيط لحركات سلسة.
- يتم تدريب وحدة تحكم "الطالب" من خلال مجموعة من التعلم التعزيز (RL) واستنساخ السلوك (BC) ويمكن فقط الوصول إلى معلومات الحركة الحالية.
- وحدة التحكم في الجسم الكاملة: تمكن وحدة التحكم المدربة الروبوت من استخدام جميع درجات الحرية أثناء عقد التوازن في نفس الوقت. هذا يؤدي إلى المزيد من الحركات الطبيعية والبشرية.
في الاختبارات مع روبوت G1 Humanoid من Untere ، وجد الباحثون أنه يكفي تسجيل حركات كاملة للجسم ونقلها بدقة إلى مفاصل الروبوت ، مع التأكد من تنفيذ حركات الأطراف المختلفة.
مناسب ل:
التحديات في جراحة الهدف الهامسي البشري
يعرض تطوير أنظمة التعريف عن بعد للروبوتات البشرية الباحثين الذين يعانون من العديد من التحديات المعقدة:
سد فجوة التجسيد
يتمثل التحدي الرئيسي في سد "فجوة التجسيد"-الاختلافات التشريحية بين البشر والروبوتات. نظرًا لأن الروبوتات لها أبعاد أخرى وتكوينات المفصل والخصائص الفيزيائية من البشر ، فإن النقل المباشر للحركات البشرية غير ممكن بسهولة.
التوازن وتنسيق الجسم الكامل
إن التتبع الكامل للجسم البشري لا يتطلب فقط التحكم الدقيق للمفاصل الفردية ، ولكن أيضًا الصيانة الديناميكية للتوازن أثناء الحركات المعقدة. في أنظمة جراحة المقربة التقليدية ، غالبًا ما يكون التركيز فقط على الحركات المعزولة مثل الحركة أو التلاعب ، في حين أن Twist يتيح حركات الجسم الكاملة المنسقة.
التغذية المرتدة الكمون والتغذية المرتدة
يجب أن تتغلب أنظمة التعبير عن بُعد على مشاكل مثل الكمون (تأخير الوقت) والقيود المفروضة على التغذية المرتدة الحسية. يمكن أن تؤثر هذه العوامل على مزامنة الإجراءات البشرية مع ردود الفعل الآلية.
تطبيقات متنوعة لالتقاط الحركة المقربة
تفتح جراحة Telepto القائمة على التقاط الحركة من الروبوتات البشرية العديد من الاستخدامات الممكنة:
المواقف الخطيرة وعمليات الإنقاذ
في البيئات الخطرة ، يمكن استخدام الروبوتات التي يتم تشغيلها عن بعد بدلاً من الناس ، على سبيل المثال في نزع فتيل المتفجرات (التخلص من الذخائر المتفجرة). بين عامي 2015 و 2020 ، كان هناك حوالي 2000 عملية EOD سنويًا في المملكة المتحدة وحدها ، والتي توضح الحاجة إلى بدائل آمنة.
مهام التلاعب المعقدة
يمكن أن تقوم الروبوتات البشرية بمهام التلاعب المعقدة من خلال عن بعد ، على سبيل المثال في البيئات غير المهيكلة مثل المطابخ أو ورش العمل. توفر القدرة على استخدام الجسم كله بما في ذلك الذراعين واليدين والساقين والقدمين منسقة مزايا حاسمة هنا.
الروبوتات الاجتماعية والتعبير
بالنسبة للروبوتات الاجتماعية البشرية ، فإن القدرة على التعبير عن الحركات التعبيرية ضرورية. يتيح نظام OCRA الذي تم تطويره على MPI (خوارزمية إعادة استهلاك التخصيص المستندة إلى التحسين) صور الحركة في الوقت الفعلي بين سلاسل حركية مختلفة ، مما يؤدي إلى حركات بديهية تشبه الإنسان.
النهج البديلة ومقارنة الأنظمة المختلفة
بالإضافة إلى Twist ، هناك العديد من الأساليب الأخرى لجراحة تليفوتووتيو القائمة على التقاط الحركة:
الأنظمة القائمة على IMU
يستخدم بعض الباحثين أنظمة التقاط الحركة المستندة إلى IMU (وحدة القياس بالقصور الذاتي) والتي تكون محمولة وأرخص من الأنظمة البصرية. يتم استخدام هذه التكنولوجيا ، على سبيل المثال ، لتشغيل Teapto لمهام معالجة Loco التي يتم فيها الجمع بين الحركة والتلاعب.
النهج القائمة على الشبكة العصبية
يستخدم نهج بديل الشبكات العصبية لتعلم مهمة بين بيانات المستشعر لبدلة التقاط الحركة ومواضع زاوية تنجيد الروبوت. لا تتطلب هذه الطريقة نموذجًا تحليليًا أو رياضيًا سابقًا للروبوت ، وبالتالي يمكن تطبيقه على مختلف أزواج الروبوت البشرية.
أنظمة أجزاء الجسم المحددة
بالإضافة إلى أنظمة تشغيل تليفوتوغرافي كاملة الجسم ، هناك أيضًا أنظمة متخصصة تركز على أجزاء معينة من الجسم ، مثل تسجيل الحركة المزدوجة. تلعب هذه الأنظمة دورًا مهمًا في السيطرة الدقيقة على الروبوتات المثيرة للحيوية لمهام التلاعب الدقيقة.
مناسب ل:
التقدم الأخير والآفاق المستقبلية
يتقدم تطوير أنظمة التعريف عن بعد للروبوتات البشرية بسرعة. بالإضافة إلى تويست ، قدم الباحثون مؤخرًا أنظمة مبتكرة:
H2O: الإنسان إلى الإنسان
يتيح نظام H2O فقط تليفوتوغرافي في الوقت الفعلي لروبوت بشري كامل مع كاميرا RGB. يستخدم إطارًا قائمًا على RL وعملية "sim-to-data" لتصفية وتحديد حركات مناسبة للروبوتات البشرية.
جراحة تليفوتوغرافية مدعومة AR
يبحث الباحثون أيضًا في كيفية دعم الواقع المعزز (AR). من خلال تصور مرجع افتراضي للذراع البشري بالإضافة إلى ذراع الروبوت ، يمكن للمستخدمين فهم صور الحركة بشكل أفضل.
Ki and Motion Capture: مستقبل تفاعل الإنسان روبوت
تطورت جراحة تليفوتوغرافية قائمة على التقاط الحركة للروبوتات البشرية بشكل كبير في السنوات الأخيرة. أنظمة مثل Twist علامة كبيرة من خلال تمكين الروبوت لأداء الحركات الكاملة التي تشبه الإنسان في الوقت الفعلي.
مزيج من تقنية التقاط الحركة وطرق الذكاء الاصطناعي المتقدمة مثل التعلم التعزيز واستنساخ السلوك يفتح فرصًا جديدة للتفاعل بين الإنسان. لا يمكن الآن لعملية الروبوتات البشرية القيام بحركات معزولة فحسب ، بل أيضًا منسقة الإجراءات الكاملة التي تتيح المهارة والتعبير العالي.
في المستقبل ، يمكن لهذه التقنيات أن توسع بشكل كبير من استخدام الروبوتات البشرية في البيئات الخطرة ، مع مهام التلاعب المعقدة وفي السياقات الاجتماعية. سيساعد التحسين المستمر للدقة والمتانة والردية في أنظمة التعليم عن بعد على زيادة الفجوة بين القدرات البشرية والتنفيذ الآلي.
مناسب ل:
شريكك العالمي في التسويق وتطوير الأعمال
☑️ لغة العمل لدينا هي الإنجليزية أو الألمانية
☑️ جديد: المراسلات بلغتك الوطنية!
كونراد ولفنشتاين
سأكون سعيدًا بخدمتك وفريقي كمستشار شخصي.
يمكنك الاتصال بي عن طريق ملء نموذج الاتصال أو ببساطة اتصل بي على +49 89 89 674 804 (ميونخ) . عنوان بريدي الإلكتروني هو: ولفنشتاين ∂ xpert.digital
إنني أتطلع إلى مشروعنا المشترك.
