רובוטים משיגים חוש מגע – מדוע עתיד האינטראקציה בין אדם למכונה תלוי ביד

המפתח לתעשיית טריליון הדולר: מדוע יד הרובוט חשובה יותר ממה שאתם חושבים

רובוטים נראים לעתים קרובות מגושמים ברגע שהם עוזבים את האולמות הסטריליים של מפעל. בעוד שהם יכולים להרים משאות כבדים ולרתך בדיוק רב, הם לעתים קרובות נכשלים במשימה האנושית הפשוטה ביותר: אחיזה עדינה אך בטוחה. יד האדם, יצירת מופת של עצמות, שרירים ועצבים, הייתה עד כה המכשול הגדול ביותר בדרך להפוך לעוזר יומיומי אינטליגנטי. החזקת ביצה מבלי למעוך אותה או אחיזת בקבוק מבלי להפיל אותו נותרה אתגר כמעט בלתי עביר.

אבל עידן זה מגיע לסיומו. הודות להתקדמות מהירה בבינה מלאכותית, חיישנים ממוזערים וחומרים חדשים ורכים, אנו על סף פריצת דרך שתשנה את הרובוטיקה לנצח: רובוטים ירכשו מיומנות. המירוץ אחר יד הרובוט המושלמת נמצא בעיצומו, בהובלת ענקיות טכנולוגיה כמו טסלה עם פרויקט "אופטימוס" וחברות מתמחות ברחבי העולם. מדובר בהרבה יותר מגימיק טכני – מדובר בשוק עתידי של טריליון דולר.

מסיוע בבתי אבות ועד סיוע בעבודה ביתית ופעולות מדויקות ברפואה ובתעופה וחלל – היישומים הפוטנציאליים הם מהפכניים. מאמר זה בוחן מדוע פיתוח "רגישות קצות האצבעות" מגדיר מחדש את הרובוטיקה, אילו חברות קובעות את הטון, ואילו שאלות חברתיות עמוקות עלינו להתמודד איתן כעת לפני שהמכונות של המחר ישתלטו פשוטו כמשמעו על חיי היומיום שלנו.

למה ידיים כל כך חשובות

במשך עשרות שנים, מדענים ומהנדסים חלמו להעניק לרובוטים מיומנות אמיתית. בעוד שמכונות תעשייתיות ריתכו רכיבים יחד, הידקו ברגים או הזיזו משטחים של סחורות במשך דורות בצורה אמינה, עדיין חסר להן משהו שבני אדם מקבלים כמובן מאליו: מיומנות ידיהם.

היכולת לאחוז בתפוח מבלי למעוך אותו, לשלוף סמארטפון מהכיס מבלי להפיל אותו, או להפעיל לחץ מדוד דק בעת סגירת כפתורים דורשת שילוב של שרירים, דחפים עצביים, חיישנים ובקרת מוח. סימולציה של מערכת בדיוק כזה הייתה אחד האתגרים הגדולים ביותר בתחום הרובוטיקה עד כה. אך כעת, התקדמות משמעותית צפויה באופק – מונעת על ידי התקדמות בבינה מלאכותית, מחקר חומרים וטכנולוגיית חיישנים.

החזון: רובוטים כעוזרים בחיי היומיום

עד כה, רוב הרובוטים התמחו במשימות מוגדרות באופן צר: רובוטים תעשייתיים מברגים, מהדקים או ריתוכים. עם זאת, במשימות טיפול, משק בית או תחבורה, דגמים רבים נכשלו עקב היכולת הבסיסית לטפל בחפצים בעלי צורות שונות, עדינים או קשים לאחיזה.

החזון, עם זאת, ברור: יום אחד, רובוטים לא רק יטפלו במשימות מונוטוניות ומסוכנות, אלא גם במשימות יומיומיות מורכבות. הם יוכלו לסייע לאנשים בקניות, לעזור לקשישים להכין ארוחה, או לטפל בילדים. כדי שזה יתממש, ידיים עדינות הן חיוניות.

"האופטימוס" של טסלה והסכסוך על ידי הרובוט

דוגמה בולטת למרוץ הזה הוא הרובוט ההומנואידי "אופטימוס" של טסלה. אילון מאסק מתאר אותו שוב ושוב כאחד ממקורות הערך העתידיים הגדולים ביותר עבור חברתו. מאסק רואה באופטימוס לא רק כעוזר במפעל, אלא כרובוט שיכול, בטווח הבינוני, להשתלט על כמעט כל המשימות המבוצעות על ידי בני אדם.

אבל אחת המכשולים העיקריים של הפרויקט היא פיתוח ידיים פונקציונליות ורגישות. המהנדס ג'ונגג'י לי, שעבד על חיישנים קריטיים, מילא תפקיד מפתח. לאחר שעזב את טסלה והקים את חברת הסטארט-אפ שלו, הגישה טסלה תביעה. הטענות היו שהוא גנב מידע רגיש ביותר, חיוני לפיתוח הידיים הרובוטיות.

סכסוך משפטי זה מבהיר: מי שיצליח לפתח את יד הרובוט המושלמת עשוי להחזיק במפתח לשוק של מיליארדי דולרים.

למה ידי רובוט כל כך קשות לפיתוח

מורכבותן של ידיים אנושיות מרשימה. לכל יד יש 27 עצמות, 39 שרירים ורשת צפופה ביותר של עצבים וקולטני מישוש. היא יכולה לשלוט במדויק לא רק בכוח אלא גם בתנועות עדינות.

האתגרים הגדולים ביותר עבור מהנדסים טמונים בשלושה תחומים:

• מכניקה: סימולציה של ניידות ושליטה עדינה במפרקים.
• טכנולוגיית חיישנים: היכולת לזהות לחץ, טמפרטורה ומרקם פני השטח.
• בקרה: בינה מלאכותית שמפרשת את הנתונים המוקלטים כדי להבטיח תנועה מתאימה.

במשך זמן רב, ניתן היה לבנות ידי רובוט באופן מכני, אך ללא חיישנים, הן נראו כמו כלים קשיחים. כעת, הפיתוח מתקדם, כאשר חיישנים ממוזערים ואלגוריתמים אדפטיביים מאפשרים בקרה רגישה.

התקדמות בטכנולוגיית חיישנים

בלב הידיים הרובוטיות המודרניות נמצאים חיישנים מישושיים. אלה יכולים לזהות את עוצמת המגע עם משטח באמצעות מדידות לחץ, שינויי התנגדות או אותות קיבוליים. מערכות מסוימות משתמשות בחיישנים אופטיים המזהים את העיוות של חומרים אלסטיים ומשתמשים בכך כדי להסיק מסקנות לגבי לחץ וצורה.

בדור האחרון, חוקרים הולכים צעד קדימה: הם משלבים חישה טקטילית עם חיישני טמפרטורה ואפילו "תחושת כאב מלאכותית". אם רובוט אוחז בעוצמה רבה מדי, היד רושמת זאת ומתאימה את התנועה. מערכות כאלה מונעות נזק לחפצים ומגבירות את הבטיחות בעת אינטראקציה עם אנשים.

חומרים חדשים מאפשרים רגישות מישוש

בנוסף לטכנולוגיית חיישנים, פיתוח חומרים ממלא תפקיד מפתח. מתכות קשיחות, אמנם יציבות, אך אינן גמישות מדי מכדי לתפקד כמו עור אנושי. לכן, מפתחים רבים פונים למה שנקרא רובוטיקה רכה. ידיים עשויות מחומרים אלסטיים ורכים שמתעוותים כמו שרירים או עור.

חומרים אלה יוצרים תנועות חלקות ומאפשרים הסתגלות לצורות שונות של עצמים. דוגמה אחת היא עורות סיליקון עם חיישנים משובצים. הם מגיבים באופן דומה לעור אנושי ויכולים לזהות גם לחץ וגם מתיחה.

תפקיד הבינה המלאכותית

ללא בינה מלאכותית, ההתקדמות הזו תהיה חסרת ערך. אפילו טכנולוגיית החיישנים הטובה ביותר דורשת פרשנות. בינה מלאכותית מאפשרת לזהות דפוסים מכמויות העצומות של נתונים שיד רובוטית מייצרת עם כל תנועה.

רשתות נוירונים לומדות, למשל, כמה לחץ צריך להפעיל כדי להחזיק ביצה מבלי לשבור אותה, או כיצד לאחוז כוס חזק מספיק מבלי שהיא תחליק. במקום לשלוט בכל תנועה באופן מתוכנת מראש, ידיים רובוטיות מודרניות לומדות מניסיון. זה נעשה באמצעות למידת מכונה, סימולציות או ניסויים מעשיים. ככל שנאספים יותר נתונים, כך הפעולות הופכות למדויקות יותר.

שווקים ופוטנציאל כלכלי

מערכת מתפקדת של ידיים כאלה לא רק תחולל מהפכה בחיי היומיום, אלא גם תיצור שווקים חדשים. תחזיות צופות כי שוק בשווי כמעט טריליון דולר אמריקאי עשוי לצוץ עד שנת 2040. תחומי היישום נעים בין לוגיסטיקה ובריאות ועד מסעות חלל.

בתי אבות יוכלו להשתמש ברובוטים כדי לסייע לקשישים בעמידה או למיין תרופות. בבתי חולים, עוזרי כירורגיה יוכלו לבצע תנועות עדינות. בחלל, רובוטים דמויי אדם יוכלו ללוות משימות אסטרונומיות, בהן יש לבצע משימות עדינות בתנאים קיצוניים.

תחרות עולמית: סין, ארה"ב ואירופה

הפיתוח תחרותי מאוד ברמה בינלאומית. בסין לבדה, זמינים כיום מעל 100 דגמים שונים של ידיים רובוטיות. רבים מהם מפותחים על ידי סטארט-אפים המתמקדים בשילוב בינה מלאכותית ורובוטיקה. ארה"ב חזקה במיוחד בשילוב תוכנה וחומרה – טסלה היא רק דוגמה אחת; גם בוסטון דיינמיקס ואג'יליטי רובוטיקס מקדמות באופן מסיבי את הרובוטיקה ההומנואידית.

לאירופה יש חוזקות מיוחדות בתחום הרובוטיקה הייעודית, למשל באוטומציה תעשייתית או בסטארט-אפים היי-טק כמו Shadow Robot בבריטניה או Poweron מדרזדן. גרמניה ידועה גם במכניקה מדויקת ובטכנולוגיית אוטומציה, המהווה יתרון תחרותי חשוב.

סוגיות אתיות וחברתיות

מעבר לטכנולוגיה, עולות שאלות חברתיות מהותיות. ככל שהרובוטים הופכים מציאותיים וחזקים יותר, כך האחריות של המפתחים הופכת להיות עליונה. אילו משימות צריכים הרובוטים לבצע בפועל? האם עליהם להחליף בני אדם בטיפול או רק להשלים אותם? איזו מסגרת משפטית נדרשת כאשר רובוטים מקיימים אינטראקציה ישירה עם בני אדם?

יתר על כן, שאלת האמון היא קריטית. אנשים חייבים להרגיש בטוחים כאשר ידי רובוט נוגעות בהם או מטפלות בחפצים עדינים. סטנדרטים שקופים, אישורים ופרוטוקולי בטיחות יהיו חיוניים.

סיכויים לעתיד: מתי פריצת הדרך תהיה גלויה?

הרובוטיקה עשתה צעדים גדולים בשנים האחרונות, אך עשר השנים הבאות עשויות להיות מכריעות. מומחים צופים שרובוטים אנושיים בעלי ידיים רגישות ייפרסו במפעלים ובמחסנים גדולים תוך פחות מחמש שנים. יישומים יומיומיים, כמו קניות או טיפול בילדים, רחוקים עוד יותר אך עשויים להפוך למציאות בשנות ה-2030.

ידיים הן המפתח למהפכת הרובוטים

האנושות עומדת בפני מהפכה טכנולוגית. רובוטים בעלי זריזות יד אינם עוד רק חזיונות מסרטי מדע בדיוני, אלא מתפתחים למציאות מוחשית. דבר אחד ברור: ללא ידיים עם חיישנים מדויקים ובקרה רגישה, החזון של עוזר אמיתי יומיומי נותר בלתי מושג.

המירוץ הבינלאומי ליד הרובוט הטובה ביותר בעיצומו – והוא לא רק ישנה את השווקים, אלא גם את האופן שבו אנו כחברה מקיימים אינטראקציה עם בינה מלאכותית ומכונות. היד הופכת אפוא לסמל של קרבה אנושית בטכנולוגיה, אך גם של האתגר הגדול ביותר של לגרום לרובוטים להיראות באמת אנושיים.

AI ו- XR-3D-Rendering Machine: חמש פעמים מומחיות מ- Xpert.Digital בחבילת שירות מקיפה, R&D XR, PR & – תמונה: xpert.digital

ל- xpert.digital ידע עמוק בענפים שונים. זה מאפשר לנו לפתח אסטרטגיות התאמה המותאמות לדרישות ולאתגרים של פלח השוק הספציפי שלך. על ידי ניתוח מתמיד של מגמות שוק ורדיפת פיתוחים בתעשייה, אנו יכולים לפעול עם ראיית הנולד ולהציע פתרונות חדשניים. עם שילוב של ניסיון וידע, אנו מייצרים ערך מוסף ומעניקים ללקוחותינו יתרון תחרותי מכריע.

עוד על זה כאן:

• השתמש ביכולת 5 של xpert.digital בחבילה אחת – מ- 500 € לחודש

חברת רובוטים צללים: עבודה חלוצית מבריטניה הגדולה

אחת החברות הידועות ביותר המתמחות בידיים רובוטיות היא חברת Shadow Robot Company שבסיסה בלונדון. מאז שנות ה-90, היא מפתחת ידיים דמויות מורכבות ביותר המשמשות בפרויקטים רבים של מחקר ומעבדות ברחבי העולם.

"יד הצל המיומנות" שלהם נחשבת לאחת הידיים הרובוטיות העשירות ביותר בתכונות אי פעם. היא מתגאה ביותר מ-20 דרגות חופש תנועה ומגוון רחב של חיישנים שיכולים לרשום לחץ, מיקום וכוח. המיוחד ביד הוא שניתן לשלוט בה הן באופן אוטונומי על ידי בינה מלאכותית והן מרחוק, למשל, ביישומים רפואיים.

לדוגמה, רופאים יכולים לבצע פעולות שבהן היד הרובוטית פועלת כהעתק מדויק של תנועות הידיים שלהם. עבור מסעות חלל, סוכנות החלל האירופית (ESA) השתמשה ביד הצל כדי לבחון ניסויים עם בקרת נוכחות מרחוק – דבר המאפשר לאסטרונאוטים או אפילו לרופאים בכדור הארץ להפעיל מכונות בחלל מבלי להיות שם בעצמם.

רובוט צל משמש כדוגמה מובהקת לאופן שבו חברות המתמחות מאוד יכולות להפוך למובילות שוק עולמיות על ידי התמקדות בנושא נישה במשך עשרות שנים.

פסטו: השראה מהטבע

חברת Festo, מומחית האוטומציה הגרמנית, שבסיסה באסלינגן, ידועה במיוחד בזכות רשת הלמידה הביונית שלה, אשר שואבת פתרונות טכניים מהטבע. אחד הפרויקטים המפורסמים ביותר שלה הוא פיתוח ה-"BionicSoftHand".

ה-BionicSoftHand עשוי מחומרים רכים המונעים על ידי בקרה פנאומטית. הוא מחקה אחיזה אנושית, עם גידים ושרירים מלאכותיים הנשלטים על ידי לחץ אוויר.

יתרון מסוים: היד יכולה להסתגל באופן גמיש לעצמים בצורות שונות ללא צורך בחישובים מורכבים או מיקום מדויק. לדוגמה, אם יד הרובוט אוחזת בשקית ניילון מקומטת, היא מסתגלת אוטומטית לצורתה.

לפיכך, Festo תורמת תרומה מכרעת לרובוטיקה רכה, כלומר רובוטיקה ביומימטית רכה. ה-BionicSoftHand מדגים כיצד חומרים גמישים הופכים רובוטים לבטוחים יותר ומתאימים יותר לשימוש יומיומי.

טויוטה: שיתוף פעולה בין אדם לרובוט ביפן

ביפן, טויוטה מקדמת במיוחד את פיתוחם של רובוטים דמויי אדם. ענקית הרכב רואה ברובוטים פוטנציאל לא רק להקל על העומס על הייצור, אלא גם, ומעל הכל, לסייע בחברה מזדקנת.

בפרויקט "רובוט תמיכה אנושי" (HSR), טויוטה פיתחה פלטפורמה שנועדה לסייע לאנשים בכיסאות גלגלים ולבני הגיל השלישי בחיי היומיום שלהם. בתחילה, התמקדו בפלטפורמות ניידות, אך בשנים האחרונות, פיתוח הידיים תפס את מרכז הבמה.

רובוטי HSR דורשים ידיים שיכולות לא רק לאחוז בבקבוקים או בשלטים רחוקים, אלא גם לבצע משימות עדינות כמו הרמת גיליונות דקים של עיתון או קיפול בגדים. טויוטה מסתמכת על ידיים רובוטיות עם תנועות אצבעות רב-תכליתיות ואסטרטגיות אחיזה הנתמכות על ידי בינה מלאכותית הנלמדות על ידי התבוננות בפעולות אנושיות.

טויוטה שואפת אחר תועלת חברתית ברורה: רובוטים נועדו להקל על הנטל על המטפלים ולאפשר לאנשים מבוגרים לחיות חיים עצמאיים לאורך זמן רב יותר.

בוסטון דינמיקס: בין כוח לרגישות

חברת Boston Dynamics האמריקאית ידועה ברובוטים מרהיבים כמו Atlas ו-Spot. עד כה, הדגש היה על ניידות ושיווי משקל. אך ללא ידיים, רובוטים דמויי אדם כמו Atlas נותרים מוגבלים בפעולותיהם.

בשנים האחרונות, בוסטון דיינמיקס עובדת יותר ויותר על מנת לאפשר לאטלס לא רק לרוץ ולקפוץ, אלא גם לתמרן עצמים מורכבים. לשם כך, הם בודקים קונספטים מודולריים של ידיים שניתן להחליף בהתאם למשימה.

גרסה אחת מיועדת לשימוש תעשייתי קשה, כגון הזזת ארגזים כבדים. גרסה אחרת מיועדת למשימות מדויקות, כגון הפעלת כלים. בטווח הארוך, אטלס יצויד בידיים אנושיות מתפקדות במלואן, שאומנו על ידי בינה מלאכותית לתפוס ולהניח חפצים "כאילו חולפים על פניו" – בדומה לאדם המניח כוס קפה באגביות מבלי לחשוב על כך יותר מדי.

רובוטיקה זריזה: יישום מעשי במרכזי לוגיסטיקה

חברה נוספת בצמיחה היא Agility Robotics. הרובוט ההומנואידי שלה "Digit" פותח בעיקר עבור לוגיסטיקה של מחסנים. שם, הרובוטים נועדו לא רק להזיז ארגזים אלא גם להשתלב בסביבות עבודה קיימות – מה שדורש, בתורו, ידיים שיכולות להתמודד עם חפצים בצורות שונות.

לדיג'יט כבר יש מכונות אחיזה בסיסיות, אותן היא מתכננת להרחיב בשנים הקרובות. החזון הוא שדיג'יט תוכל להשלים את כוח העבודה במרכזי לוגיסטיקה כמו אלה של אמזון או DHL על ידי הוצאת מוצרים מהמדפים, מיוןם ואריזתם מחדש.

בתרחישים כאלה, ידיים רובוטיות הן לא רק בונוס, אלא דרישה חובה. הגיוון של סחורות – מבקבוקי זכוכית שבירים ועד קרטונים מגושמים – מציב אתגר עצום.

יישומים רפואיים: ידיים רובוטיות כעוזר כירורגי

בנוסף לתעשייה ולחיי היומיום, ידיים רובוטיות ממלאות תפקיד הולך וגדל גם ברפואה. מערכות כמו "הרובוט הכירורגי דה וינצ'י" כבר משתמשות באחיזה מכנית כדי לסייע למנתחים במהלך ניתוחים.

ידיים רובוטיות עתידיות יוכלו להשיג הרבה יותר בתחום זה: הן יוכלו למשש רקמות, להניח תפרים עדינים או לבצע פעולות באופן עצמאי תחת פיקוח אנושי. זה דורש רמת דיוק וזריזות שאינה נופלת בשום צורה מזו של יד אנושית – במקרים מסוימים, היא אף יכולה להיות טובה יותר, למשל, באמצעות היכולת לבצע תנועות מיקרוסקופיות שבקושי ניתנות לשליטה על ידי מערכת העצבים האנושית.

מסע בחלל: ידי רובוטים כעוזרים בחלל

ידיים רובוטיות יכולות גם להיות קריטיות במסעות בחלל. אסטרונאוטים אנושיים נתקלים במגבלות פיזיות ובטיחותיות במהלך משימות. רובוטים עם ידיים רגישות יכולים לבצע תיקונים בלוויינים בחלל, לערוך ניסויים בתחנות חלל או לבצע עבודות חוץ המסוכנות לבני אדם.

נאס"א ו-ESA ערכו בעבר ניסויים בפרויקטים כמו "רובונאוט". רובוט דמוי אדם זה צויד בידיים מפותחות ביותר להפעלת כלים בחלל. בעוד שהיישום המעשי הראשון לא היה מושלם, הכיוון ברור: ידיים מאפשרות לרובוטים לפעול בסביבות עוינות באותו אופן כמו אסטרונאוט.

השפעה חברתית: עבודה, טיפול ועוזרים יומיומיים

התפשטותן של ידיים רובוטיות מעלה שאלות נוספות החורגות הרבה מעבר לטכנולוגיה. אם רובוטים יהיו מצוידים ביכולות אחיזה אמיתיות, הם יוכלו להחליף עובדים בתחומים רבים. בלוגיסטיקה וייצור, הדבר יוכל לארגן מחדש תעשיות שלמות.

אולם, במגזר הטיפול מתנהל ויכוח שנוי במחלוקת: האם ידיים רובוטיות מתאימות לסיוע או אפילו לטיפול בבני אדם? בעוד שחלק מהתומכים רואים בכך הקלה, המבקרים חוששים מאובדן המגע האנושי.

במשקי בית פרטיים, לעומת זאת, ידיים רובוטיות יכולות להקל על משימות יומיומיות: החל מסידור הסלון ועד סיוע בבישול. הזדמנויות נפתחות גם עבור אנשים עם מוגבלויות – רובוטים יכולים לשמש כעוזרים אישיים ואף לבצע משימות מוטוריות עדינות.

ידיים כצעד אחרון לקראת שילוב רובוטים אמיתי

השנים האחרונות הראו כי רגליים רובוטיות, ניידות וראייה חישובית עשו התקדמות עצומה. אך ההישג הגדול ביותר עוד לפנינו: פיתוח ידיים מתפקדות עם זריזות.

בין אם טסלה עם Optimus, Shadow Robot עם היד היוקרתית שלה, או Festo עם הרובוטיקה הרכה בהשראת הטבע שלה – כולם מוכיחים שהיד היא המפתח למהפכת הרובוטים. שווקים כמו תעשייה, רפואה, תעופה וחלל ובריאות מחכים לפריצת דרך זו.

היד הרובוטית היא הרבה יותר מסתם פרט טכני. היא החוליה האמיתית בין בני אדם למכונות – ולכן סמל הן לאפשרויות והן לאחריות שמגיעות עם בינה מלאכותית.

מהסורגים לגלובלי: SMEs כובשים את השוק העולמי עם אסטרטגיה חכמה – תמונה: xpert.digital

בתקופה בה נוכחותה הדיגיטלית של חברה מחליטה על הצלחתה, האתגר של האופן בו ניתן לתכנן נוכחות זו באופן אותנטי, אינדיבידואלי וברחבה. Xpert.Digital מציע פיתרון חדשני שממצב את עצמו כצומת בין רכזת תעשייתית, בלוג ושגריר מותג. זה משלב את היתרונות של ערוצי תקשורת ומכירות בפלטפורמה יחידה ומאפשר פרסום ב -18 שפות שונות. שיתוף הפעולה עם פורטלי שותפים וההזדמנות לפרסם תרומות ל- Google News ומפיץ עיתונאים עם כ -8,000 עיתונאים וקוראים ממקסמים את טווח ההגעה והנראות של התוכן. זה מייצג גורם חיוני במכירות ושיווק חיצוניות (סמלים).

עוד על זה כאן:

• אוֹתֶנְטִי. בנפרד. גלובלי: אסטרטגיית xpert.digital עבור החברה שלך

חושי: מערכת העצבים של היד המלאכותית

כמו עור אנושי, גם היד הרובוטית מצוידת במערך צפוף של חיישנים. מערכת חישה הפטית הזו מאפשרת לה לקלוט את ההבדלים העדינים ביותר בלחץ או במרקם פני השטח. לשם כך משולבים מספר עקרונות חיישנים:

• חיישני כוח: הם מודדים את הכוח שמפעילות אצבעות או כפות ידיים על עצם. מערכות אופייניות משתמשות במדדי מאמץ או באלמנטים פיאזומטריים.
• חיישנים קיבוליים: בדומה למסך מגע של סמארטפון, הם רושמים כיצד שדות חשמליים משתנים כאשר הם באים במגע עם חומר.
• חיישני מישוש אופטיים: עור היד הרובוטית עשוי מחומר שקוף. מתחתיו ממוקמת מצלמה כדי לצפות כיצד החומר מתעוות תחת לחץ. זה מאפשר לקבוע את צורתו ומרקמו של האובייקט.
• חיישני טמפרטורה: אלה משמשים לגילוי תכונות תרמיות. לדוגמה, רובוט יכול לזהות אם הוא נוגע בסיר חם או בבקבוק מים קפוא.
• טכנולוגיית חיישנים רב-מודאליים: המערכות המודרניות ביותר משלבות טכנולוגיות שונות בתרכובת עור מלאכותית, ויוצרות סוג של תפיסה מבוזרת הדומה לחוש המישוש האנושי.

חיישנים אלה מספקים כמויות עצומות של נתונים בשנייה. אצבע אחת עם חיישני לחץ מרובים מייצרת מאות מדידות – עבור כל תנועה. ללא תוכנה מורכבת, נתונים אלה יהיו כמעט חסרי תועלת.

שיטות בינה מלאכותית לאחיזה רגישה

שליטה ביד רובוטית היא משימה מורכבת ביותר. תכנות מסורתי מגיע במהירות לגבולותיו מכיוון שאי אפשר לחזות במדויק את כל התרחישים האפשריים – מכוסות חלקות ועד חתיכות פרי לא סדירות –

כאן נכנסת לתמונה כיום בינה מלאכותית. שלוש שיטות עיקריות שולטות בהתפתחויות הנוכחיות:

1. למידה מודרכת

ידי רובוט "לומדות" על ידי התבוננות בתנועות אנושיות. חוקרים גורמים לבני אדם לתפוס חפצים ספציפיים ולנתח את מיקומי האצבעות ואת הכוחות המופעלים. נתונים אלה מוזנים לאחר מכן לרשתות עצביות, שלומדות לחקות תנועות דומות.

2. למידה באמצעות חיזוק

ידי רובוט מנסות פעולות שונות בסימולציה ובתרגול וממוטבות על סמך אסטרטגיית תגמול. לדוגמה, אם פעולת אחיזה מרימה בהצלחה כוס, המערכת מקבלת משוב חיובי. אם החפץ מחליק החוצה או נמעך, ניתן משוב שלילי. בעזרת מיליוני מחזורי אימון כאלה, הבינה המלאכותית מפתחת אסטרטגיות שפועלות בצורה חזקה ואמינה.

3. העברה מסימולציה לאמיתית

בעיה מרכזית היא שרובוטים לומדים הרבה יותר לאט במציאות מאשר בסימולציות מחשב. לכן, מערכות מודרניות מאומנות תחילה באופן וירטואלי באמצעות סימולציות פיזיקה ריאליסטיות ביותר. זה מאפשר למודל יד רובוטי "ללמוד" לתפוס מיליוני זני יין מעצמים תוך ימים ספורים בלבד. המידע הנלמד מיושם מאוחר יותר על החומרה האמיתית ומשלים אותו על ידי כוונון עדין נוסף.

ארכיטקטורת בקרה: מהחיישן ועד לאצבע

ניתן לחלק באופן גס את הפונקציונליות של יד רובוטית לשלוש רמות:

1. קלט חיישן: אותות מחיישני מגע, מצלמות ומדי כוח נכנסים למערכת הבקרה.
2. פרשנות: אלגוריתמים של בינה מלאכותית מעבדים את נתוני המדידה ומתרגמים אותם ל"החלטות אחיזה". לדוגמה, לחץ עדין עם שתי אצבעות או אחיזה ביד מלאה.
3. פלט מנוע: מנועי סרוו מיקרו, מערכות הידראוליות או שרירים פנאומטיים מתרגמים החלטות ישירות לתנועות.

השהייה נמוכה במיוחד היא קריטית כאן. אם היד מגיבה מאוחר מדי, האובייקט מחליק מהאצבעות. לכן, מערכות מודרניות פועלות עם זמני תגובה בטווח של מילישניות.

הבדלים בין רובוטיקה קשה לרובוטיקה רכה

בעוד שידי רובוט קלאסיות מורכבות מאלמנטים מתכתיים ומנועים חשמליים, רובוטיקה רכה הולכת וגדלה.

• ידיים בעלות מסגרת קשה: אלו הן ידיים חזקות, מדויקות ומתאימות לעומסים כבדים. חולשתן טמונה בקושי שלהן לאחוז בעדינות עצמים בעלי צורות מורכבות. יישומים אופייניים כוללים זרועות תעשייתיות או רובוטים לייצור.
• ידיים רובוטיות רכות: אלה עשויות מחומרים אלסטיים כמו סיליקון או הידרוג'ל. הן יכולות להסתגל בגמישות לצורת האובייקט, אך לרוב פחות גמישות. יתרונן טמון בבטיחות – הן מתאימות יותר למגע עם בני אדם.

חזונות העתיד מסתמכים על מערכות היברידיות המשלבות את הטוב משני העולמות: הכוח והדיוק של מכניקה קשה עם הגמישות והסתגלות של רובוטיקה רכה.

סוגיית האנרגיה: צריכת חשמל ואוטונומיה

בעיה שלא מוערכת מספיק בידיים רובוטיות רבות היא צריכת האנרגיה שלהן. חיישנים רגישים ועיבוד נתונים מתמיד דורשים כמויות גדולות של חשמל. לכך מתווספים המנועים החשמליים ומערכות המשאבה השולטות בתנועה.

יעילות אנרגטית היא קריטית עבור רובוטים ניידים, מכיוון שסוללות מאפשרות זמני פעולה מוגבלים בלבד. לכן, מפתחים עובדים על מנועים חסכוניים יותר בדלק, תוכנה אופטימלית ומקורות אנרגיה חדשים, כגון תאי דלק ממוזערים.

תחום מחקר חדש הוא חקר מעטפות חיישנים אוטונומיות מבחינה אנרגטית המייצרות חלק מהאנרגיה שלהן באמצעות עיוות או הפרשי טמפרטורה.

אסטרטגיות אחיזה גמישות

אולם, האמנות האמיתית טמונה לא רק בבניית יד, אלא בשימוש בה בצורה רב-תכליתית ככל האפשר. מערכות עתידניות כוללות ספרייה של דפוסי אחיזה.

אז היד יודעת:

• ידית פינצטה לחפצים עדינים כמו מחטים או מטבעות.
• ידית חשמלית לחפצים כבדים וגדולים יותר.
• ידית גלילית לבקבוקים או חטיפים.
• ידית שטוחה אדפטיבית לחפצים שטוחים כגון צלחות.

הבינה המלאכותית מחליטה בזמן אמת איזו תבנית עובדת הכי טוב. ניסיון משחק כאן תפקיד: לאחר אחיזה של בקבוק פלסטיק מקומט 100 פעמים, רובוט יכול להחליט באופן אמין איזו אסטרטגיה עובדת אפילו בניסיון ה-101 – בדומה לאופן שבו אדם פועל מתוך הרגל.

בטיחות: כאשר רובוטים נוגעים באנשים

בכל התרחישים שבהם רובוטים ובני אדם מקיימים אינטראקציה, בטיחות היא בעלת חשיבות עליונה. ידיים של רובוט חייבות להיות לא רק מיומנות אלא גם אמינות לחלוטין. אף אחד לא רוצה להילחץ בטעות חזק מדי על ידי מכונה.

זו הסיבה שמפתחים מסתמכים על מערכות הגבלת כוח: אם ההתנגדות חזקה מדי, היד נכנעת מיד. כמו כן, קיימות יתירות – אם התוכנה נכשלת, המכניקה מבטיחה תאימות טבעית.

בעתיד, כנראה שיהיה צורך בתקנים כמו מעין "MOT רובוטי" לידיים כדי לאפשר שימוש בהן בחיי היומיום.

מחקר טכני מעמיק

מה שלמדה יד האדם במשך מיליוני שנות אבולוציה הוא פרויקט טכנולוגי של המאה. עם זאת, ידיים רובוטיות מודרניות מתקדמות יותר מאי פעם – הודות לחיישנים מתוחכמים, בינה מלאכותית אדפטיבית, רובוטיקה רכה ובקרה מדויקת.

השנים הבאות יקבעו האם הקפיצה ממחקר לשוק ההמוני תצליח. סביר להניח שידיים רובוטיות יהפכו לטכנולוגיה מרכזית כמו טלפונים חכמים או רובוטים תעשייתיים – בלתי נראים אך נפוצים בכל מקום.

☑️ תמיכה ב- SME באסטרטגיה, ייעוץ, תכנון ויישום

☑️ יצירה או התאמה מחדש של האסטרטגיה הדיגיטלית והדיגיטציה

☑️ הרחבה ואופטימיזציה של תהליכי המכירה הבינלאומיים

Platforms פלטפורמות מסחר B2B גלובליות ודיגיטליות

פיתוח עסקי חלוץ

קונרד וולפנשטיין

אני שמח לעזור לך כיועץ אישי.

אתה יכול ליצור איתי קשר על ידי מילוי טופס יצירת הקשר למטה או פשוט להתקשר אליי בטלפון +49 89 674 804 (מינכן) .

אני מצפה לפרויקט המשותף שלנו.

Xpert.Digital הוא מוקד לתעשייה עם מיקוד, דיגיטציה, הנדסת מכונות, לוגיסטיקה/אינטרלוגיסטיקה ופוטו -וולטאים.

עם פיתרון הפיתוח העסקי של 360 ° שלנו, אנו תומכים בחברות ידועות מעסקים חדשים למכירות.

מודיעין שוק, סמוקינג, אוטומציה שיווקית, פיתוח תוכן, יחסי ציבור, קמפיינים בדואר, מדיה חברתית בהתאמה אישית וטיפוח עופרת הם חלק מהכלים הדיגיטליים שלנו.

אתה יכול למצוא עוד בכתובת: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus