نکاتی درباره سورنا3
به گزارش مشرق، نسل سوم از ربات انسان نمای ایرانی «سورنا» در ۲۵ آبان ماه سال جاری در دانشکده مکانیک دانشگاه تهران رونمایی شد.
سورنا ۳ که در حقیقت نمونه ای تکامل یافته چه از نظر ظاهری و چه از نظر فنی
از ۲ نسل پیشین خود است به همت بیش از هفتاد دانشجو و متخصص داخلی فعال در
حوزههای رباتیک در حالی رونمایی شد که در دنیای امروز و فناوری های
پیشرفته ای همچون رباتیک، دسته طراحی و ساخت ربات های انسان نما از قله های
بلند پیشرفت محسوب می گردد و اگرچه باید پذیرفت که این نسل سومی هم خالی
از نقص نیست اما با نگاهی به تاریخچه آن می توان به این نتیجه رسید که
آینده روشن و شکوفایی بزرگی در انتظارش خواهد بود.
در گفتگوی با جناب آقای دکتر یوسفی کما (مدیر پروژه ساخت نسل ۳ ربات سورنا) سعی داریم که بیش از پیش از پشت پرده این پروژه بزرگ علمی برایتان بگوییم؛ با ما همراه باشید.
هدف از طراحی سورنا ۳ چه بود؟
یکی از اهداف غیر قابل انکار سورنا ۳ -با توجه به جایگاهی که در میان عموم پیدا کرده- نمادین بودن آن است.
بدیهی است که جوهره این ربات از فناوری و خلاقیت جوانان متخصص ایرانی شکل
گرفته است و علاوه بر همه این ها، تلاش ها از دو نسل گذشته این ربات تا
جدیدترین آن با هدف ارتقای سطح فناوری رباتیک در ایران صورت گرفته است،
هدفی که در نسل های بعدی این ربات، سعی خواهد کرد ارتباط عمیق تری را با
مردم ایران زمین برقرار کند.
این ربات کشش فرهنگی خوبی در میان جوانان دارد تا به عنوان (قهرمان ملی و اسطوره فناوری) معرفی شود.
علاوه بر آن تجربه ای که گروه ها در حین ساخت این ربات به دست آورده‌اند می توانند در حوزههای دیگر، همچون پردازش های بانکی، اینترنی، هوشمندسازی خودروها و صنایع کاربردی دیگر، بهره برداری شوند. جالب است اشاره کنم که در خواست هایی برای فعالیت این ربات در زمینه امداد به دست ما رسیده که هرچند راه بسیاری تا این سطح از کارایی را در پیش داریم، اما هدف داغی است که بسیاری از طراحان به دنبال دستیابی آن هستند.
آیا شما در طراحی سورنا ۳ از نمونه‌ی دیگری الهام گرفتید؟
در مطالعات اولیه انجام شده برای ساخت ربات‌های سورنا ۱ و ۲، بواسطه‌ی
مطالعات صورت گرفته، خواسته یا ناخواسته از برترین ربات‌های انسان نمای
جهان الهام گرفته شد و تصمیم بر آن بود که بتوانیم سورنا را با یکی از ربات
های برتر جهان، همسطح کنیم.
اما در سورنا ۳ به دلیل گستردگی ابعاد پروژه، هدف اصلی ساخت یک ربات با الگوهای ملی بوده. به همین دلیل اقدام به برگزاری مسابقات ملی با موضوع طراحی بدنه‌ی سورنا نمودیم و تیم منتخب بعدها در تمامی مراحل ساخت ربات با ما همراه بود.
در مراسم رونمایی
از ربات سورنا، اعلام شد که این ربات جزو هفت ربات برتر جهان شناخته شده.
لطفا برای ما توضیح دهید معیار این رتبه بندی از کجا، توسط چه نهادی و با
چه معیاری برای سورنا در نظر گرفته شده؟
در حقیقت هیچ کدام از ما در زمان ساخت ربات به دنبال کسب رتبه جهانی نبودیم.
بیشتر توجه ما بر ارتقاء توانای های سورنا از جمله سرعت، هوشمندی، ابعاد و
تناسب اندامی متمرکز شده بود. در طی مراحل ساخت سورنا ۲، مجله اینترنتی
انجمن بین‌المللی برق و الکترونیک آمریکا، در یکی از شماره‌های خود تحت
عنوان «ربات های انسان نما و آینده آنها» تصویر پنج ربات را قرار داده بود
که در میان آنها سورنا نیز به چشم می خورد.
حین ساخت سورنا ۳، این مجله مجددا در رابطه با قابلیت‌ها و توانایی های ربات جدید، با ما مکاتبه می‌کرد و پس ارسال داده ها برای آنها، در قالب مقاله‌ای نقادانه، پس از مقایسه ربات‌های برتر انسان نما با یکدیگر، سورنا را بر اساس کارایی و شاخص ها، جزوه ده ربات برتر جهان برشمرده‌اند. به نظر من هم این ربات، با این ابعاد و این قابلیت ها، جزو ربات‌های برتر جهان است.
سورنا ۳ نسبت به مدل قبلی خود تنها از لحاظ مکانیکی ارتقاء داشته و یا از لحاظ تحلیلی و هوش مصنوعی نیز، مزیت هایی دارد؟
ارتقاء به طور متوازن نسبت به هر بخش سورنا ۲ صورت پذیرفت. ما چه از لحاظ
هوشمندی و چه از لحاظ دینامیکی، کنترلی و حتی تحلیلی هیچ گونه کپی برداری
از مدل قبلی انجام نداده ایم و حاصل همه این تغییرات منجر به تولد نسل سوم
شد.
اما در رابطه با هوشمندی ابتدا باید اشاره کنم که برنامه ریزی و کد نویسی در این بخش به خودی خود، کار سخت و پیچیده ای است.
در ربات های هوشمند، به خصوص بخش انسان نما همیشه نیاز مند پلتفرم سریع و
چابک و تکرار پذیر هستیم تا بتوانیم قابلیت ها را پیاده سازی کنیم.
تیم سورنا در زمینه هوشمندی بسیار توانمند است اما در بخش پلتفرم دچار
مشکلات جدی هستیم که از جمله مثال‌های بارز آن می توان به افزایش سرعت و
تکرار پذیری در چنین حرکاتی اشاره ای داشته باشیم. در بسیاری از مسابقات
ربات‌های انسان نما نیز معیار اصلی رقابت، توانایی‌های مکانیکی است و نه
هوشمندی؛ در حقیقت اکثر تلاش گروه‌های فعال در ربات‌های انسان نما پیرامون
خصوصیاتی همچون پایداری، کنترل و افزایش سرعت می‌باشد. به عبارت ساده تر،
چالش اصلی ما مجموعه‌ای از داده‌های مرتبط با هوشمندی است که در سورنا قابل
پیاده سازی به طور کامل نمی‌باشد.
علی رغم این موضوع ما هم اکنون موفق شدیم برخی از حرکات بعضا پیچیده را بر روی ربات پیاده سازی کنیم. از جمله حرکت بر روی سطوح ناهموار با حفظ تعادل، درک فرمان‌های صوتی و آواها (با همکاری قوی ترین تیم پردازش صدا و اصوات آواهای فارسی و با حجم مخزن ۱۰۰ کلمه) و همچنین پاسخگویی به آنها، پردازش حرکات و مدل سازی اسکلت بدن را می توان نام برد.
در رابطه با پردازش آوا ها و توانایی پاسخ به پرسش‌ها، سورنا چقدر توانایی دارد؟
این ربات به گونه‌ای طراحی نشده که به حالات انسانی از جمله خوشحالی، خنده و
یا نگرانی پاسخ دهد. همچنین قدرت تشخیص ایما و اشاره و یا سلامت جسمی،
هنوز در ربات تعبیه نشده اما قدرت تشخیص فرمان‌های صوتی و یا حرکتی را دارا
می‌باشد.
به طور مثال فرمان حرکت به سمت راست و یا چپ و یا پیش بینی انجام برخی از حرکات.
ربات همچنین می‌تواند دور و نزدیک شدن اجسام را تشخیص داده و یا به عبارتی عمق سنجی کند و حتی با دیدن سطوح شیبدار از آنها بالا و پایین رود یا اینکه اجسام را پس از تشخیص فاصله آنها، به کمک دستان خود از زمین بلند نماید.
سیستم‌های فعال در ربات آیا وابستگی به بیرون دارد و یا اینکه مستقل عمل می کنند؟
همه سیستم ها به صورت مستقل و بیسیم عمل می کنند و حتی ریموتی نیز از بیرون آن را کنترل نمی‌کند و همه چیز کاملا خودکار و خودمختار است. یک کامپیوتر و یک لپ‌تاپ در ربات تعبیه شده که امور پردازشی را برعهده دارند.
این ربات چه مدت می تواند فعالیت داشته باشد و چقدر زمان برای شارژ مجدد باطری های خود نیاز دارد؟
شارژ باطری ها حدود ۲ ساعت طول می کشد و میزان فعالیت ربات به پارامترهای مختلفی بستگی دارد اما حدود ۳۰ دقیقه را می توان در نظر گرفت.
آیا تحلیل های سورنا ابتدا با ربات ها و پلتفرم های کوچکی همچون نائو صورت گرفته و سپس مقیاس شده اند؟
خیر؛ برای سورنا ۳ مجددا و از ابتدا داده های جدید را در طراحی اعمال
کردیم. به طور مثال برای بخش پایین سورنا ۳ تک تک اجزاء را مجددا یک به یک
طراحی نمودیم و برای دانستن اینکه سرعت حداکثری ربات چقدر می‌تواند باشد،
در محیط‌های شبیه سازی و در ابعاد واقعی ربات به آزمایش پرداختیم. هرچند که
نتایج تطبیق ۱۰۰% نداشته اما مسلما دید اولیه خوبی به ما دادند. به عبارت
دیگر قبل از گام برداری ربات، راه رفتن آن را در ابعادی حقیقی و نه کوچکتر و
مقیاس شده، شبیه سازی کرده بودیم.
در این شبیه سازی تمامی مستندات و داده های طراحی شده -که ۱۴ کلاسور مجزا می‌شد- در کنار تمامی قطعات، حتی پیچ ها و مهره‌ها و همچنین کابل کشی داخل ربات در شبیه سازی منظور شده تا احیانا در حرکت های ربات اختلال ایجاد نکند. البته این طبیعی بود که باید در حین ساخت ربات برخی از بخش ها را بهینه سازی کرده و یا تغییر می دادیم.
چرا در هنگام حرکت دست های ربات دچار لرزش می‌شد؟
در روند طراحی سورنا ۳ ما یه هدف را انتخاب کردیم و آن هم حفظ تناسب اندام ربات با ابعاد طبیعی انسانی بود که با توجه به قد ۱٫۹۸ متری و وزنی بالغ بر ۹۸ کیلوگرم، با چالش های جدید و بسیار بزرگتری نظیر تعادل و مباحث دینامیکی مواجه شدیم. . دو راه حل پیش روی ما قرار داشت: اول اینکه دست را کوتاه‌تر طراحی می نمودیم که البته با نسبت‌های واقعی و انسانی تطابق پیدا نمی‌کرد، دومین راه استفاده از اجزاء مقاوم تر اما با وزن بیشتر در ساختار دست بود که لازمه آن بالا بردن توان موتورهای حرکتی است اما از آنجا که بیشتر توجه ما معطوف به قدرت حرکت و هوشمندی ربات بود، لذا تصمیم بر آن شد که با توجه به عدم تعریف وظایف خاص برای این بخش از ربات، در دست ها فعلا از مکانیزم پیچیده ای استفاده نگردد.
چند نفر به چه مدت درگیر ساخت سورنا ۳ بوده اند؟
پروژه در اواخر آذر ماه سال ۹۰ کلید خورد و تابستان سال جاری به پایان رسید و می توانم بگویم که در حدود ۳ سال و نیم زمان برده است. در مقطع بهینه سازی و مونتاژ، ۷۰ نفر به طور همزمان درگیر بوده اند اما در دیگر زمان‌ها افرادی که مستقیما در ریز فعالیت ها حضور داشتند، تعدادشان به ۳۰ نفر می‌رسید.
هدف گذاری شما از طراحی سورنا ۱ چه بود؟
سورنا ۱، ربات انسان نمای کاملی نبود و صرفا به بهانه‌ی نمادی از شروع فعالیت تیم، آن را طراحی کردیم.
هدف نهایی ما این بود که در نهایت روزی نسل های بعدی سورنا بتوانند به عنوان مجری در همایش ها و برنامه‌های تلویزیونی فعالیت کنند. به عبارت ساده رباتی طراحی کنیم که به تنهایی تمامی قسمت های یک همایش را مجری گری کند! هر چند که سورنا ۳ توانایی نسبی انجام این کار را داشت اما به دلیل آنکه همایش به صورت پخش زنده پوشش دهی خبری می‌شد، تصمیم بر آن شد که این ریسک را انجام ندهیم.
در زمان دولت آقای روحانی بیشتر به تحقیقات شما توجه می‌شده، و یا در دولت قبلی؟
بخش تحقیق و توسعه‌ی سورنا ۱ و ۲ در واقع مورد حمایت بخش های خصوصی بودند و
حتی طرح مجری‌گری همایش توسط ربات انسان نمای همین مجموعه ها شکل گرفت.
در آن زمان ارتباط چندانی با سیاست های دولت نداشت اما همکاران فعال در پروژه برای جذب منابع از حامیان دولتی نیز دعوت به عمل آوردند، به طوری که در سورنا ۳ قرارداد رسمی با بودجه تقریبی ۲ میلیارد تومانی با سازمان گسترش و نوسازی صنایع ایران بسته شده است. به نظر بنده، تغییر سیاست های دو دولت در پیشرفت سورنا ۳ تاثیر مستقیمی نداشته، اما می تواند در آینده تاثیرگذار باشد.
مراسم رونمایی از سورنا ۲ با ۳ چه تفاوتی داشت؟
در سال ۸۹، پس از چندین بار تعویق بالاخره در ۱۰ تیر ماه، در اجلاس سران با حضور رئیس جمهور ربات معرفی شد. اما به دلیل برخی از مسائل امنیتی، ربات روشن نشد و حرکتی- از جمله دست دادن با رئیس جمهمور- صورت نگرفت.
بنا براین در تصاویر گرفته شده نیز هیچ کجا رئیس جمهور وقت با ربات دستی نداده. بعد از ظهر آن روز در سالن همایش های صدا وسیما از ربات رو نمایی شد و مدتی بعد نیز در صدا وسیما‌ی در قالب برنامه تلویزیونی، ربات به عموم معرفی گردید.
سورنا ۴ در چه مرحله‌ای است و چه چالش هایی را برای ساخت آن مد نظر قرار داده‌اید؟
صحبت‌های اولیه‌ای در رابطه با سورنا ۴ صورت گرفته اما هنوز خود پروژه شروع نشده و به طور دقیق برآورد هزینه‌ای صورت نپذیرفته ولی ما پیگیر این مهم هستیم. از جمله موارد چالش بر انگیز در سورنا ۴ می توانم به افزایش و تکرار پذیری حرکات سرعتی، تصحیح لرزش های سیستم حرکتی، ارتقاء سیستم مکانیکی، آمادگی پلتفرم تکرار پذیر برای پیاده‌سازی الگوریتم های هوشمند در آینده اشاره کنم.
برنامه بعدی شما برای سورنا ۴ در بعد مکانیکی چیست؟
یکی از اهداف در نظر گرفته شده، ساخت سورنا ۴ می باشد که الزاما نیازی به افزایش قد نیست. چرا از ابتدا معیار انسان نما بودن ربات بوده و با تغییر این پارامترها بسیاری از اجزاء ربات از جمله موتورها دچار تغییر خواهند شد.
به طور مثال پس از ساخت پایین تنه با وزن مشخص، سعی شد با الهام از اندام انسان وزن قسمت های بالایی سورنا را طراحی نماییم. به خصوص که در طراحی‌های اولیه برای ظاهر سورنا نیز دقت بسیاری انجام شده. با این حال در سورنا ۴ نیز در صورت هر گونه تغییر، به هیچ وجه تناسب اندام تغییر نخواهد کرد.
ربات سورنا ۳
به طور مثال یکی از اولویت های ما افزایش سرعت است که برای دستابی به
آن، یکی از الزامات طبیعی کاهش وزن ربات می باشد که مستلزم انتخاب
موتورهای مناسب و سیستم های مکانیکی پیشرفته تر می باشد.
یکی از چالش ها علی رغم اینکه به چشم نمی‌آید سنسورها هستند. به طور مثال
در سنسور نیرو از لحاظ حجم، وزن و محدوده‌ی قابل درک، برخی معیارهای دیگر
را بایستی ارتقاء دهیم. به همین دلیل بر اساس میزان و زمان بودجه دریافتی،
تصمیم گیری ها باید صورت بپذیرد.
در بخش هوش مصنوعی برای سورنا ۴ چه تمهیداتی را اندیشیده‌اید؟
در رونمایی از سورنا ۳، به دلایلی نتوانستیم برخی از قابلیت های هوش مصنوعی ربات را به نمایش بگذاریم. اما باید اشاره کنم که وضعیت فعلی ما در بخش صوتی و کلامی از دانسته‌های بهترین گروه آواسنجی کشور استفاده شده، در بحث پردازش تصویر نیز ما هم اکنون از بهترین و زبده ترین متخصصان کشور در این حوزه بهره می بریم و وضعیت خوبی داریم. هر چند ما امیدواریم ربات در آینده توانایی برقراری ارتباط عاطفی با انسان را نیز داشته باشد.
رباتی به تازگی طراحی گردیده با نام پپر (فلفل)
که توانایی ارتباط با کودکان را دارا می باشد، آیا شما تمهیداتی برای
ارتباط و استفاده از تجربیات دیگر ربات‌های اینچنینی را مد نظر قرار داده
اید؟
انجام چنین کاری و ارتباط با تیم سازندگان ربات‌های دیگر، به طور قطع جزئی آرمان های تیم سورنا در آینده است.
باید در نظر داشته باشید که تفاوت های زیادی در چالش‌های هر تیم طراحی ربات در کشور های مختلف وجود دارد. به طور مثال در "پپر” سرعت یا هوشمندی کمتر لحاظ شده، در برخی ربات‌ها منبع تغذیه در خارج از سیستم قرار گرفته – ربات به کمک یک منبع تغذیه بیرونی فعال می شود. – و یا اینکه برخی توجهی به شکل بدنه ندارند.
این تفاوت ها، بیانگر دیدگاه‌های متفاوت در زمان طراحی هر ربات است و ما نیز بر اساس الزامات ملی، از جمله ظاهر ربات -که به دلیل رسانه‌ای شدن و به عنوان یک نماد- برای ما بسیار مورد توجه بوده و تلاش شد بسیاری از المان های ایرانی و حتی اسلامی را رعایت کنیم. با این حال در بخش ارتباطات بین الملل این ایده را مد نظر قرار داده ایم که یکسری ارتباطات حداقلی را داشته باشیم و به همین منظور پس از مکاتباتی با تعدادی از انجمن های تراز اول رباتیک جهان، اولین ملاقات ربات‌های انسان نما را رسما، در قالب نمایشگاه و یا کنفرانس رباتیک و با شعار صلح جویی و انسان دوستی برگزار کنیم و امیدواریم که سورنا نخستین برگزار کننده آن باشد.
اگر کسی ایده و یا طرحی برای ارتقاء سورنا داشته باشد چگونه می تواند با تیم شما در ارتباط باشد؟علاوه بر وبگاه اینترنتی CAST.ir و همچنین ضمن تماس و اعلام رزومه، زمینه را برای همکاری در بخش ربات‌های انسان نما و یا در دیگر بخش ها مهیا خواهیم کرد.
