مدونة عبدالمطلب الأعـــرجـــــي
كيف تحول هاتفك الذكي إلى روبوت
عبدالمطلب عبدالكريم محسن | Abdulmuttalib Abdulkareem MUHSEN
09/09/2020 القراءات: 4110 الملف المرفق
يمكن للروبوت الجيد أن يكلفك الكثير من المال. قال ماتياس مولر وفلادلين كولتون من مختبرات إنتل: "تكلف الروبوتات ذات الأرجل والمعالج الصناعي تكلفة السيارات الفاخرة ، وحتى أرخص الروبوتات من Franka Emika أو Clearpath (Robotics) تكلف ما لا يقل عن 10 آلاف دولار". والسبب هو أن الروبوتات تتطلب مشغلات دقيقة وأطقم استشعار ومعالجات دقيقة قوية. تحتاج هذه الأشياء إلى التواصل داخليًا ومع العالم الخارجي. تحتاج الروبوتات أيضًا إلى برامج مخصّصة يمكنها فهم العالم وتنفيذ المهام المعقدة. لهذا السبب تكلف حتى أقل الروبوتات تكلفة مئات الدولارات.
الآن توصل مولر وكولتون إلى طريقة لجعل الروبوتات أرخص وأكثر قدرة. وأشاروا إلى أن الهواتف الذكية الحديثة فيها كاميرات عالية الدقة ونظام GPS مدمج ومستشعرات تعمل بالقصور الذاتي إلى جانب إمكانات معالجة قوية للبيانات.
فكرتهم ، المسماة OpenBot ، هي بناء أجسام روبوت رخيصة تستخدم الهواتف الذكية كأعينهم وآذانهم وأدمغتهم ، مستوحاة من Google Cardboard. علاوة على ذلك ، فقد نشروا خططهم جنبًا إلى جنب مع البرنامج الذي يجعل كل ذلك ممكنًا حتى يتمكن أي شخص من بناء روبوتات ذكية وقادرة بحوالي 50 دولارًا (بشرط أن يكون لديهم هاتف ذكي).
يبدأ الباحثون بتصميم روبوت رباعي العجلات يعمل بالبطاريات. الهيكل بسيط ، يتكون من لوحة سفلية تحتوي على العجلات والمحركات ووحدة التحكم الدقيقة ولوحة علوية مع حامل هاتف ذكي عالمي (universal smartphone holder). يقول الفريق إنه باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد قد تستغرق اللوحات يومًا كاملاً للطباعة ، تكلفة المواد حوالي 5 دولارات.
المكونات الأخرى - أربعة محركات وعجلات ، مستشعر سرعة ، لوحة Arduino Nano ، وسائق محرك (motor driver) - تكلف 25 دولارًا فقط. في الواقع ، أكبر تكلفة فردية هي بطاريات الليثيوم الثلاث القابلة لإعادة الشحن والتي تكلف مجتمعة 21 دولارًا وتستمر لمدة 45 دقيقة تقريبًا.
يقوم الفريق أيضًا بتزويد البرنامج ، والذي يتكون من جزأين. الأول يركب على لوحة Arduino Nano ويعمل كجسر بين الهاتف الذكي والمحركات. وكذلك يعنى بالبطاريات ومهام التشغيل الأساسية للمحرك. والثاني هو تطبيق Android الذي يدمج البيانات من الكاميرا المدمجة والجيروسكوب ومقياس التسارع ونظام تحديد المواقع العالمي وما إلى ذلك. يوفر هذا صورًا في الوقت الفعلي لبيئة الروبوت ، بالإضافة إلى معلومات حول التسارع والموقع وشدة الضوء. كما أنه يعالج هذه البيانات باستخدام البنية التحتية مفتوحة المصدر Tensor Flow Lite AI للتعرف على الأشخاص والأشياء ولتخطيط المسار في الوقت الفعلي.
يمكن للنظام أيضًا الاتصال عن طريق البلوتوث بوحدات التحكم في الألعاب الخارجية مثل تلك الخاصة بجهازي PS4 و Xbox ، والتي تتيح للمستخدمين التفاعل مع الروبوت. لكن هذه ليست ضرورية. وقال مولر وكولتون: "إن استخدام وحدة التحكم أمر اختياري وليس ضروريًا للتشغيل المستقل". والنتيجة هي روبوت صغير قوي بشكل ملحوظ يسهل صنعه في المنزل أو في المؤسسات التعليمية أو في أي مكان آخر.وقام الباحثون بوضعه في خطواته من خلال تدريبه على متابعة شخص ما والتنقل بشكل مستقل من خلال بيئات معروفة وغير معروفة نسبيًا.
بالنسبة للتنقل المستقل كانت النتائج مبهرة. يمكنك مشاهدة الروبوت وهو يتنقل بشكل مستقل ويتتبع شابًا في الفديو المرفق. وقد تحقق الفريق من صحة الإعداد على مجموعة واسعة من الهواتف الذكية بدءًا من الأجهزة الأساسية نسبيًا مثل Nokia 2.2 وصولاً إلى الأجهزة القوية مثل Huawei P30 و Google Pixel 4 XL. ويقول مولر وكولتون: "لقد أظهرت تجاربنا أن جسم إنسان آلي بقيمة 50 دولارًا مدعومًا بهاتف ذكي قادر على متابعة الشخص والتنقل المستقل في الوقت الفعلي." "أرخص هاتف منخفض التكلفة (Nokia 2.2) هو أسوأ أداء ، ولكن من المدهش أنه لا يزال قادرًا على متابعة الشخص حوالي نصف الوقت" ، كما يقولون. يجب أن يتحسن هذا الأداء بسرعة. "نتوقع أنه حتى الهواتف المنخفضة الجودة ستكون قادرة على تشغيل نماذج معقدة للذكاء الاصطناعي بشكل موثوق في المستقبل القريب." بالطبع ، هذه ليست المرة الأولى التي يحاول فيها صانعو الروبوتات استخدام الهواتف الذكية في تصميماتهم. لكن المشاريع السابقة أعاقتها إمكانيات الهواتف في الماضي أو استخدمت الهواتف كوحدات تحكم وليس كعقل للجهاز. لم يعد يتم تحديث معظمها ولم يحاول أي منها الترويج للروبوتات على هذا النطاق من خلال إتاحة التصميمات مجانًا. هذا يجعل مشروع OpenBot فريدًا. يقول الباحثون: "نأمل أن يفتح العمل المقدم فرصًا جديدة للتعليم والتعلم على نطاق واسع عبر آلاف الروبوتات منخفضة التكلفة المنتشرة في جميع أنحاء العالم" ، مضيفين أنهم يتوقعون إضافة قدرات أخرى قريبًا ، مثل معالجة اللغة الطبيعية. "نتوقع أيضًا أن تمتد الأفكار الأساسية المقدمة في هذا العمل إلى أشكال أخرى من تجسيد الروبوت ، مثل الماهرين والمركبات الجوية والمراكب المائية." ليس من الصعب تخيل كيف يمكن استغلال هذا النوع من العمل من قبل المجاميع حول العالم. على سبيل المثال ، يمكن أن تعمل هذه الأنواع من الآلات كنظم أمان آلية ، وكمرافقة آلية وحتى كلاب إرشادية آلية.
Ref: OpenBot: Turning Smartphones into Robots arxiv.org/abs/2008.10631
الهاتف الذكي ، روبوت ،
يجب تسجيل الدخول للمشاركة في اثراء الموضوع