ابداع روشی برای آموزش راه رفتن به روباتها

ابداع روشی برای آموزش راه رفتن به روباتها محققین با الهام از حرکات بدن و زاویه اتصال مفاصل در اندامهای حرکتی انسان روشی ابداع کرده اند تا با کمک آن شخصیتهای مجازی بتوانند به راحتی راه رفتن انسان را تقلید کنند.
راه رفتن برای کودکان کاری ساده است اما روباتها برای راه رفتن روی هر دو پا با چالش روبرو هستند و راه رفتن آنها به سختی شبیه به انسان است.
این به آن خاطر است که بسیاری از مفاصل انسان می توانند در چندین جهت حرکت کنند و دامنه ای وسیع از حالتهای بدن را به وجود آورند. راه رفتن روباتها به صورت گروهی و با الگوبرداری از راه رفتن انسان به هیچوجه کار آسانی نیست.
به گفته یکی از محققان متحرک سازی رایانه ای در دانشگاه بریتیش کلمبیا این کار مانند راندن یک ماشین با ۵۰ فرمان است.
شبیه سازی این فرایند فیزیکی کمک می کند تا جهان مجازی واقعی تر به نظر برسد. اما متحرک کردن شخصیتهای مجازی در حال حاضر روندی بسیار سطحی است زیرا با اینکه فناوری مانند "موشن کپچر" می تواند حرکات حقیقی را برای تقلید کردن شخصیتهای مجازی ضبط کند فراهم آوردن تمامی حرکات ممکن و مورد نیاز برای تقلید توسط شخصیتها امکانپذیر نیست.
در دهه ۱۹۹۰ انیماتورها به دلیل استفاده از کامپیوترهای کند و درک محدود از علم بیومکانیک موانع بسیاری در متحرک سازی شخصیتهای مجازی داشتند.
اما اکنون و پس از ابداع شخصیتهای مجازی توسط شرکتی به نام " Natural Motion" چنین محدودیتهایی از بین رفته است زیرا این شخصیتها هنگام مواجهه با هر نوع مانعی به واسطه روشی به نام "تکامل شبیه سازی شده" طبیعی ترین واکنش را از خود نشان می دهند.
این روش با استفاده از تعدادی اسکلت مجازی که توسط شبکه ای از عصبهای مجازی کنترل میشوند آغاز می شود. هر اسکلت دارای شبکه عصبی متفاوتی است که در توانایی راه رفتنش تاثیر می گذارد.
آنهایی که توانایی راه رفتن به مناطق دورتر را دارند به عنوان "تندرست ترین " نامیده شده و برای ایجاد نسلهای بعدی مورد استفاده قرار می گیرند، فرایندی که در آن زیرمجموعه ای از اعصاب به آرامی تغییر شکل می دهند. پس از چندین نسل تغییر، توانایی راه رفتن دراسکلتها بطور خودکار قوی تر می شود.
با این همه از آنجایی که سیستم کنترلی شرکت NaturalMotionتکاملی خود محور دارد، نحوه عملکردش قابل پیش بینی نیست که این عامل ممکن است قبل از به کار بردن این فناوری در روباتهای گرانقیمت مهندسان فلم روباتیک را به فکر فرو برد.
از این رو مهندسان در این شرکت بر روی روشی قابل درک تر تمرکز کرده اند تا به جای حرکت دادن یک شخصیت به کمک کنترل کردن هر یک از مفاصل به صورت جداگانه کنترل کننده های ویژه ای به وجود آورند که به سادگی تعیین می کنند شخصیتها چگونه باید رفتار کنند تا مفاصل هر یک از آنها نیز در راستای تبعیت از همان رفتار حرکت می کنند.
به طور مثال در مدل ابداع شده توسط مهندسان، زمانی که مسیر حرکت پای متحرک توسط کنترل کننده مشخص می شود زوایای میان مفاصل مختلف پا و ران به طور خودکار محاسبه می شوند و از آنجا که مسیر پاهای متحرک نوع حرکات اندامهای بدن را تعیین می کند کنترل کننده می تواند به سادگی خود را با انواع شکلهای مختلف بدن انطباق دهد.
محققین همچنین بر روی این نکته متمرکز شده اند که چگونه موقعیت قرار گیری پاها و کمر می تواند بر روی نقطه ثقل بدن تاثیرگذار باشد.
شاید کمی ساده به نظر بیاید اما زمانی که چنین اطلاعاتی در بدنهای مجازی دارای اندامهایی با ویژگیهای تناسبی و بیومکانیکی واقعی به کار گرفته شوند حرکات تابع به طور طبیعی پدیدار می شود.
به طور مثال زمانی که که پاها در حین راه رفتن حرکت می کنند و نقطه ثقل به گونه ای تغییر می کند که با شکستن قوانین کنترل کننده تعادل شخصیت را بر هم می زند شخصیت متحرک برای خنثی کردن این حرکت به صورت طبیعی شروع به حرکت دادن بازوهای خود می کند.
بر اساس گزارش نیوساینتیست زمانی که این قوانین جدید در شخصیتهای متحرک سازی شده به کار گرفته می شوند رفتارهای شبه انسانی به صورت طبیعی در آنها ظاهر می شوند.
محققان اکنون قصد دارند نتیجه مطالعات خود را برای بررسی های بیشتر به سیستم یک روبات انسان نما بیفزایند.