“מילת המפתח ברובוטיקה זה אינטגרציה, עולם המשלב בתוכו המון עולמות אחרים – בקרה, תנועה, חיישנים ועוד”.
זה כבר שנים רבות שהרובוטים מהווים חלק מחיינו, הן במקום העבודה והן בחיים הפרטיים. אבל, בתקופה האחרונה אנו רואים יכולות טכניות רבות המעידות על כך ששילוב הרובוטיקה נמצא רק בחיתוליו והרובוטים יהפכו בקרוב (ואולי אפילו בקרוב מאוד) להיות חלק משגרת יומנו. על מנת להבין את השוק והיכולות טוב יותר נפגשתי עם ליאת אקרמן, מהנדסת מערכות תוכנה ואוריה מנדלבאום, מהנדסת מכונות ובקרה מחברת פוליגון לשיחה על האתגרים והפתרונות שיש לשוק להציע.
חברת פוליגון עוסקת בעיקר בפיתוח מערכות רובוטיות. ברובוטיקה קיימים תחומים רבים ומגוונים ואוריה מספרת על העיסוק שלה: “אני מתעסקת בעיקר בתחום של ה-MOTION, כלומר איך להניע את המנוע כך שהרובוט יזוז בדיוק כפי שאנחנו מעוניינים וכל מה שנלווה לזה כמו: מה המוצר צריך לעשות, איך אנחנו יכולים לגרום לו לעשות מה שנדרש ממנו ואילו סנסורים הכי מתאימים.” ליאת שעוסקת בתחום התקשורת מסבירה: “כל מערכת משתמשת בהרבה תוכנה ויש צורך במישהו שיעשה את העיצוב של כל הארכיטקטורה. כלומר, איך הדברים מדברים אחד עם השני. כל רובוט צריך לעשות הרבה דברים במקביל ואני דואגת לכך שהדברים יעשו בסדר הנכון ובצורה הנכונה על מנת להגיע לתפקוד מירבי.
מערכת רובוטים בהרכבה
מדפסת תל מימדית גדולה
רובוטיקה
הגדרת הרובוטיקה היא שילוב בין תכנון מכני (התכן) יחד עם דרישות המוצר הכולל תוכנה שעובדת עליו. רובוט למעשה לא צריך לחשוב, אלא יודע איך לבצע מה שנדרש ממנו. כל זאת, יחד עם התחשבות בסביבה דרך סנסורים שחשים מי לידו ומה נדרש ממנו באותו רגע. “מילת המפתח ברובוטיקה זה אינטגרציה, עולם המשלב בתוכו המון עולמות אחרים – בקרה, תנועה, חיישנים וכדומה” מבהירה ליאת.
אתגרים
כיום ליאת, אוריה והצוות שעובד איתן עובדים על רובוט שירות חדשני אשר למעשה הוא עצמאי ויודע להתנהל לבד בסביבה לה הוא אמור לתת את השירותים. את הרובוט ניתן לשלוח למשימות אשר הוגדרו מראש. למשל, בתעשייה הקלה ניתן לשלוח אותו לסחוב דברים ממקום למקום תוך כדי התמצאות במרחב. אוריה הסבירה על האתגרים הרבים העומדים בפני הרובוט במשימות כאלו: “רובוטים שמסתובבים במקום מסוים אשר נמצאים בו אנשים חייבים להבין את מיקום אותם האנשים. זה לא ברור מאליו שרובוט יכול לזהות איפה הוא נמצא ולאן הוא הולך, אין לו עיניים אלא חיישנים ולכן זה אחד האתגרים הגדולים ביותר שקיימים. עניין ה-GPS הוא לא רלוונטי מאחר ומדובר במבנים סגורים”. וליאת מוסיפה: “התחמקות ממכשולים דינאמיים וסטאטיים גם מהווה אתגר. הרובוט צריך לדעת להתמודד עם סביבה שהיא ידועה רק בחלקה ולהגיב למכשולים שמשנים את מיקומם, כדוגמת אנשים. במקרה כזה יש אלגוריתם חכם שלומד ויודע איך להגיב לסיטואציות משתנות”.
חווית משתמש
קיימת מגמה של רובוטים שהופכים להיות “חלק מהנוף” ואחד האתגרים הוא ליצור רובוט שישתלב בצורה כמה שיותר טבעית ואנשים ירגישו בנוח להיות לידו. “זה לא צריך להיראות כמו בן-אדם אלא ליצור מראה נעים לעין (או חמוד) חשוב להשתמש באלמנטים עיצוביים אשר מתחשבים בפרמטר הזה יחד עם התחשבות בגובה, רוחב וכדומה.” מסבירה אוריה. “וכמובן יש את חשיבותו של ממשק המשתמש – נראות המסך ביחס לחווית המשתמש – ותגובות הרובוט. התגובות צריכות להיות כמה שיותר קרובות לתגובות אנושיות בלי צורך ממשי שיראה אנושי. יש להבין שבני אדם מתנהגים באופן אינסטינקטיבי לדברים בהם הם נתקלים בסביבתם ואילו את הרובוט צריך ללמד התנהגות זו”.
רובוט הוא לאו דווקא כזה שמסתובב במרחב. קיימים סוגים רבים של רובוטים, בדומה למכונת הדפסה תלת מיימדית, אשר לה מספר צירים שחייב להיות סינכרון ביניהם תוך התחשבות כזו או אחרת בסביבה ובאנשים. מכונת הדפסה כזו מגיבה לסביבה עם אלגוריתם מובנה, הרובוט יודע שיש סוגים שונים של הדפסות, טמפרטורות, צירים ומכלול רחב של דברים המסונכרנים זה עם זה. זהו לא רובוט מתוחכם או בהגדרה יבשה של רובוט אבל כן יש פה שילוב שמפריד אותו ממכונת הדפסה רגילה והופך אותו לרובוטי.
טכנולוגיה
“לשם לוקליזציה (מיקום) של הרובוט אנחנו משתמשים בלייזר סקנר דו-מיימדי אשר בעזרתו ובעזרת אלגוריתמיקה שקיימת עליו הרובוט יודע למקם את עצמו בסביבה. כמובן שיש פה שימוש באמצעים תומכים כמו חיישנים אולטראסוניים ומצלמות המזהות פיצ’רים בסביבה ובעזרת כל אלה אפשר לעשות לוקליזציה ומיפוי”.
אחד האלגוריתמים המוכרים בתחום הוא “מונטה קרלו” – זהו אלגוריתם חישובי המגריל מספרים אקראיים מספר גדול של פעמים ומבצע חישוב על המספרים שהוגרלו. השימוש העיקרי במודל זה נעשה על מנת לפתור בעיות שאינן ניתנות לפתרון מתמטי מדויק, או כדי לחסוך בכוח חישוב. אוריה מסבירה: “השימוש שלנו במודל הוא בלוקליזציה בכך שיש לנו רובוט שנמצא במקום מסוים ויש לו מפה של הסביבה. בשלב הראשוני אנחנו לא יודעים איפה אנחנו נמצאים ואנחנו משערים מאות מקומות אפשריים ואז אנחנו משווים כל מיקום אפשרי מול הסריקה שלנו ומתחילים להתאים את הסריקה למפה ולפי ההתאמה אנחנו מתחילים לעשות אלימינציה ולהוריד ולצמצם את המקומות בהם אנחנו נמצאים. ואז עושים “ניחוש מושכל” ודרך מספר אינטגרציות שאנחנו עושים כמה שיותר מהר אנחנו מגיעים למיקום שבו אנו נמצאים. זמן החישוב הוא מהותי מאחר והרובוט צריך להגיב בזמן אמת דרך שיטוט במרחב, אפשר לעשות חישובים מדויקים אבל ברגע שזה לוקח זמן – המידע כבר לא רלוונטי כי הרובוט התקדם ושינה את מיקומו במרחב.”
MOTION
ישנם כמה צורות הנעה שונות, בתכנון רובוט יש לקחת בחשבון את אסטרטגיית הגלגלים – מספרם, מיקומם וצורת הנעתם.
למשל אמרה אוריה “ברובוט עליו אנו עובדות היה נסיון התחלתי לשתמש בגלגים אחוריים לא מונעים – “גלגלים משוגעים”. התגלה כי גלגלים אלו לא מגיבים כפי שמצופה מהם בעיקר בתנועות חדות וגורמים להאטה והחלקות הרובוט, על מנת לשפר את האודומטריה (יכולת החיזוי), החלטנו לשלוט בגלגלים האחוריים ולהזיז אותם על פי תנועת הרובוט”.
VISION
“שימוש במצלמות הוא חלק ניכר מהתנהגות הרובוט”, מספרת ליאת. מלבד, התמצאות במרחב, השימוש במצלמה הוא גם לממשק משתמש טוב יותר, בכך שאפשר לזהות שיש מולנו בן אדם וכן לזהות מי האדם שעומד מולנו באמצעות אלגרותמים של face recognition ו-face detection ולהגיב בהתאם.
