چین از یک ربات چهارپا برای کمک به افراد دارای اختلال بینایی رونمایی کرده است که روی سطوح صاف با چرخ حرکت میکند و هنگام رسیدن به پلهها، با استفاده از پاهای مفصلی از آنها بالا یا پایین میرود. این ربات همچنین میتواند موانع بالای سر، مانند شاخههای کمارتفاع و داربستها را شناسایی کند و در شرایط اضطراری از یک سامانه کمکرسانی انسانی از راه دور استفاده کند.
رباتیک کمکی در سالهای اخیر از محدوده آزمایشگاهها فاصله گرفته و به سمت حل مسائل واقعی زندگی روزمره حرکت کرده است. یکی از این مسائل، کمک به افراد دارای اختلال بینایی برای جابهجایی مستقل در محیطهای شهری است؛ حوزهای که معمولاً با دو راهکار عصای سفید و سگ راهنما شناخته میشود.
اکنون یک شرکت چینی به نام یوانشان ژیشینگ تکنولوژی (Yuanshan Zhixing Technology) رباتی به نام شیائویوان (Xiaoyuan) معرفی کرده است که تلاش میکند بخشی از قابلیتهای یک سگ راهنما را با فناوری رباتیک ترکیب کند. این ربات در رویدادهای رباتیک و فناوریهای کمکی چین به نمایش درآمده و آزمایشهای میدانی آن نیز در برخی مناطق آغاز شده است.
چرا شیائویوان بهجای چرخ یا پای کامل، از هر دو استفاده میکند؟
مهمترین ویژگی شیائویوان، معماری حرکتی ترکیبی آن است.
ربات در مسیرهای صاف از چرخ استفاده میکند. این روش نسبت به راه رفتن چهارپا از نظر مکانیکی سادهتر و معمولاً کممصرفتر است و میتواند حرکت روان و کمصداتری ایجاد کند. اما وقتی ربات به پله یا سطحی میرسد که حرکت چرخدار در آن دشوار است، سیستم به حالت چهارپا تغییر میکند.
در این حالت، چهار پای ربات برای بالا رفتن یا پایین آمدن از پلهها مورد استفاده قرار میگیرند. بنابراین طراحان تلاش کردهاند دو ویژگی متفاوت را در یک سامانه ترکیب کنند.
استفاده از ربات کاملاً چهارپا برای تمام مسیرها ممکن است از نظر مصرف انرژی و پیچیدگی کنترل منطقی نباشد. از طرف دیگر، یک ربات کاملاً چرخدار در برابر پلهها و برخی موانع شهری محدود میشود.
وجود مفصلهای متعدد، عملگرهای بیشتر و نیاز به تغییر وضعیت بین حالت چرخدار و چهارپا، سیستم مکانیکی و کنترلی ربات را پیچیدهتر میکند. بنابراین موفقیت تجاری چنین محصولی تنها به توانایی بالا رفتن از پله وابسته نیست؛ قابلیت اطمینان، هزینه نگهداری، وزن، عمر باتری و ایمنی نیز تعیینکننده خواهند بود.
رباتی که باید موانعی را ببیند که عصای سفید نمیبیند
یکی از مشکلات مهم در استفاده از عصای سفید این است که این ابزار عمدتاً موانعی را که روی سطح زمین قرار دارند آشکار میکند. اما در محیط شهری، تمام خطرها روی زمین نیستند.
یک شاخه درخت با ارتفاع کم، بخشی از داربست ساختمان یا سازهای که از بالای مسیر عبور کرده است میتواند برای فرد دارای اختلال بینایی خطرناک باشد.
شیائویوان برای شناسایی چنین موانعی به مجموعهای از حسگرها و سامانههای ادراک محیطی متکی است. طبق اطلاعات منتشرشده از سوی سازنده، ربات میتواند موانع معلق یا بالای سر را تشخیص دهد و در صورت شناسایی خطر، سرعت خود را کاهش یا مسیرش را تغییر دهد.
این قابلیت از نظر کاربردی شاید حتی مهمتر از توانایی بالا رفتن از پله باشد. یک ربات راهنما قرار نیست فقط مسیر را پیدا کند؛ باید بتواند خطرهایی را شناسایی کند که کاربر بهتنهایی نمیتواند آنها را تشخیص دهد.
ادعای دقت ۹۹ درصدی در محیطهای داخلی
شرکت سازنده اعلام کرده است که شیائویوان در آزمایشهای انجامشده به نرخ موفقیت حداقل ۹۹ درصد در اجتناب از موانع داخلی و حداقل ۹۶ درصد در محیطهای بیرونی دست یافته است. همچنین طبق اعلام شرکت، خطای مکانیابی ربات در فضای باز به کمتر از ۳۰ سانتیمتر محدود شده است.
این اعداد در نگاه اول چشمگیر هستند، اما باید با احتیاط تفسیر شوند. گزارشهای منتشرشده مشخص نمیکنند این درصدها دقیقاً بر اساس چه تعداد آزمایش، چه نوع موانعی، چه سرعت حرکتی و چه شرایط محیطی به دست آمدهاند.
چرا کمصدا بودن ربات اهمیت دارد؟
یکی دیگر از ویژگیهایی که شرکت سازنده روی آن تأکید کرده، سطح صدای پایین ربات است. شاید در نگاه اول کمصدا بودن یک ربات چهارپا موضوعی فرعی به نظر برسد؛ اما برای کاربری که از بینایی محروم است، صدا یکی از منابع اصلی دریافت اطلاعات محیطی محسوب میشود.
صدای خودروها، دوچرخهها، افراد، بوقها و حتی انعکاس صدا از ساختمانها میتواند اطلاعاتی درباره محیط اطراف در اختیار فرد قرار دهد. اگر یک ربات راهنما موتورهای پرصدایی داشته باشد، ممکن است ناخواسته بخشی از همین اطلاعات را از کاربر بگیرد.
بنابراین استفاده از چرخ در مسیرهای صاف، علاوه بر مزایای حرکتی و مصرف انرژی، میتواند به کاهش صدای ربات نیز کمک کند. منابع محلی هانگژو نیز تأکید کردهاند که طراحی چرخـپا با هدف کاهش مزاحمت صوتی برای کاربران دارای اختلال بینایی انجام شده است.
شیائویوان قرار است فقط یک مسیریاب نباشد
این ربات علاوه بر هدایت کاربر، قابلیتهای دیگری نیز دارد. از جمله قابلیتهای اعلامشده میتوان به مسیریابی، تعامل صوتی، یادآوری و همراهی اشاره کرد. کاربر همچنین در شرایط اضطراری میتواند درخواست کمک کند و با یک سامانه پشتیبانی از راه دور ارتباط برقرار کند.
شیائویوان به سامانههای خدماتی مرتبط با افراد دارای معلولیت، نقشههای مناسبسازیشده و یک درگاه کمکرسانی داوطلبانه نیز متصل شده است.
این رویکرد برای رباتهای خدماتی اهمیت زیادی دارد. یک ربات مستقل هرچقدر هم توانمند باشد، در صورت نداشتن زیرساخت ارتباطی، نقشههای مناسب، پشتیبانی انسانی و سازوکار واکنش به شرایط اضطراری، نمیتواند بهراحتی وارد زندگی روزمره شود.
تلاش برای تقلید از سگ راهنما
ظاهر و شیوه تعامل شیائویوان نیز تا حدی از سگهای راهنما الهام گرفته شده است. طبق توضیحات سازنده، ربات برای حرکت هماهنگ با ریتم معمول راه رفتن کاربر طراحی شده و از یک نوع رابط شبیه بند یا قلاده برای ارتباط فیزیکی با فرد استفاده میکند.
بهجای اینکه کاربر مجبور باشد دائماً یک صفحهنمایش یا کنترلر را بررسی کند، ربات میتواند مانند یک همراه در مقابل کاربر حرکت کند و تغییرات مسیر را از طریق حرکت خود منتقل کند.
فرد باید بتواند به ربات اعتماد کند که او را به سمت پله، خیابان، مانع یا مسیر اشتباه هدایت نمیکند. ایجاد چنین اعتمادی بسیار دشوارتر از نمایش موفقیت یک ربات در یک مسیر آزمایشی است.
یک شکاف بزرگ میان تعداد کاربران و سگهای راهنما
یکی از دلایل توسعه چنین محصولی، کمبود سگهای راهنما در چین عنوان شده است.
بر اساس ارقام منتشرشده در گزارشهای مربوط به شیائویوان، چین بیش از ۱۷ میلیون نفر دارای اختلال بینایی دارد، در حالی که تعداد سگهای راهنمای موجود حدود ۴۰۰ قلاده اعلام شده است.
سگ راهنما نیز مانند یک محصول صنعتی نیست که بتوان تعداد زیادی از آن را در مدت کوتاهی تولید کرد. انتخاب، پرورش، آموزش و آمادهسازی یک سگ راهنما فرآیندی طولانی و تخصصی است.
به همین دلیل، حتی اگر رباتهای راهنما نتوانند جایگزین کامل سگهای راهنما شوند، میتوانند یک گزینه مکمل برای افرادی باشند که دسترسی به سگ راهنما ندارند.
البته نباید این اعداد را به این معنا تفسیر کرد که ربات میتواند بهسادگی جایگزین سگ راهنما شود. سگهای راهنما تواناییهای رفتاری و اجتماعی بسیار پیچیدهای دارند و سالها تجربه عملی در تعامل با انسانها پشت این سیستم وجود دارد.
در منطقه شیهو (Xihu) شهر هانگژو، برنامهای آزمایشی برای استفاده از ربات چهارپای شیائویوان در خیابانهای شهری، مناطق تجاری و پارکها آغاز شده است. آزمایشهایی نیز در ایستگاههای مترو و مراکز خرید در حال انجام است.
یک ربات چهارپا میتواند از نظر مکانیکی برای بالا رفتن از پله طراحی شود. چالش واقعی، تصمیمگیری ایمن و قابل اعتماد در محیطهای ناشناخته است.
فرض کنید ربات در مقابل یک پله قرار گرفته است. ابتدا باید آن را تشخیص دهد. سپس باید مشخص کند پله برای کاربر قابل عبور است یا خیر. بعد باید وضعیت بدن و بند ارتباطی با کاربر را در نظر بگیرد، مسیر مناسب را انتخاب کند و هنگام بالا رفتن یا پایین آمدن تعادل خود را حفظ کند.