از سال ها قبل و با شروع مسابقات روباتیک معروف به ROBOCUP و با توجه به نیاز مبرم به امدادرسانی موثر به مصدومان هنگام وقوع زلزله، جنگ یا سایر بلایا، پژوهشگران علم روباتیک به برنامه ریزی مسابقاتی برای ساخت روبات های امدادگر پرداختند. ایده اصلی این مسابقات ساخت روبات هایی بود تا با کمک آنها امدادگران بتوانند در محل های غیرقابل عبور به جستجوی مصدومانی بپردازند که در زیر آوار مانده اند. دانشگاه های ایرانی نیز از سال های ابتدایی آغاز این مسابقات حضور فعالی در آنها داشته و سهم مهمی در رونق این مسابقات داشته اند. امروزه دانشگاه های بسیاری در ایران به فناوری و روش های ساخت روبات های امدادگر مجهز شده اند و ساخت این روبات ها و شرکت در این گونه مسابقات را یکی از راه های آموزش علمی و عملی دانشجویان خود می دانند و در کنار آن سعی بر بالا بردن توان فنی کشور در مقابله با حوادث طبیعی مانند زلزله دارند. در این میان سری روبات های ناجی از مرکز تحقیقات مکاترونیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد قزوین، یکی از مجموعه امدادگران روباتیک ایرانی هستند که تا امروز در کارنامه خود بارها مقام اول مسابقات بین المللی روبوکاپ آزاد ایران و همچنین مقام های مختلف جهانی را ثبت کرده اند. به همین دلیل با مهندس جعفر چگینی، عضو هیات علمی دانشکده برق، عضو کمیته فنی فدراسیون جهانی روبوکاپ و سرپرست تیم روبات امدادگر ناجی درباره ویژگی ها و چگونگی ساخت آخرین مدل امدادگر روباتیک ناجی مصاحبه ای انجام دادیم که توجه شما را به آن جلب می کنیم.

این امدادگر روباتیک با این ظاهر خشنی که از خود به نمایش گذاشته چه ویژگی هایی دارد که مهرش به دل شما نشسته و شب و روز در حال تربیت و اصلاح آن هستید؟

روبات ناجی۴ یک روبات کنترل دستی است، یعنی روباتی است که توسط اپراتور کنترل می شود. ناجی۴ توانایی عبور از سطوح ناهموار را دارد و دارای بازوی روباتیک است که می توان در مواقع اضطراری و با کنترل از راه دور از این بازو به عنوان دست مهربان یک پزشک استفاده کرد و جان انسانی را نجات داد. ناجی۴ هرچند ساختار و شمایلی همچون تانک دارد اما بسیار حرف گوش کن است و می توان از راه دور و توسط پایگاه های زمینی یا حتی ماهواره آن را کنترل کرد. بچه دقیق و منظمی هم است و هر کاری به او محول شود با دقت بی نظیر چند میلی متری انجامش خواهد داد. سنسورها و دوربین های مختلف دارد که به او در پیمودن مسیر و انجام دستورات کمک می کنند. همچنین به نوعی چشم و گوش امدادگران واقعی در زیر آوار است و اپراتور روبات می تواند ۸ تصویر را به طور همزمان از طریق روبات دریافت کند و با داشتن ایده کاملی از شرایط و موقعیت مصدوم، تصمیم گیری کند. این بچه ما البته کمی هم شکمو است و هر دو ساعت یک بار باید باتری های آن را شارژ کرد. ضمنا بازوی روباتیک ناجی۴ ما به عنوان یکی از بهترین بازوهای مسابقات جهانی امسال انتخاب شد که تماما توسط اعضای تیم ما در مرکز تحقیقات مکاترونیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد قزوین طراحی و ساخته شده است. نمونه مشابه این بازو در دنیا با قیمتی حدود ۱۰۰ هزار دلار ساخته و فروخته می شود. این بازوها دارای کاربردهای بسیاری در صنایع، امور پژوهشی، درمانی و امدادرسانی است. یکی از ویژگی های مهم این بازو درجات آزادی بسیار آن است که باعث راحتی حرکت و انعطاف پذیری بیشتر بازو برای اجرای ماموریت محول شده به آن می شود. مچ این بازو نیز بسیار خوب طراحی شده به گونه ای که می تواند در زوایای مختلف حرکت کند.

این بازو با این همه مشخصات عالی به چه درد مصدومی می خورد که زیر آوار مانده است؟

در محل هایی که حادثه ای رخ داده گاهی نیاز است این بازو وارد دالان هایی شود و به کمک دوربین هایی که روی آن قرار داده شده، بتواند محل را دقیق تر جستجو کند یا زیر آوار را ببیند یا حتی بسته های حیاتی اولیه مثل یک بطری آب یا داروهای خیلی ضروری و حیاتی را حمل کرده به مصدوم برساند تا گروه های امدادی بتوانند بعد از پاکسازی و سر فرصت آن مصدوم را نجات دهند. ناجی۴ بعد از وارد شدن به محل حادثه می تواند نقشه محل را با کمک سنسورهای پیشرفته خود تهیه کند و با ارائه محل دقیق مصدومان، کمک مهمی برای امدادگران در محل حادثه باشد. روبات هایی مانند ناجی۴ در حال حاضر کنار نیروهای امدادی در سراسر جهان در حال انجام ماموریت های امداد و نجات هستند.

خب با این حساب به نظر می رسد تنها شغلی که شما می توانید برای فرزند روباتیک خود متصور باشید، امدادگری در زمان وقوع زلزله یا هر بلای طبیعی دیگری باشد.

نه، اصلا این طور نیست. این روزها روبات هایی مثل ناجی حتی در نیروهای پلیس و ارتش های جهان نیز به خاطر قابلیت های بی پایان این دسته از روبات ها حضور دارند. از نمونه های مختلف آن برای انواع عملیات ضدتروریستی، ضدگروگانگیری و اهداف نظامی بهره می برند. برای مثال می توانید تصور کنید که نزدیک شدن به یک بمب کارگذاری شده در شهر چقدر می تواند برای نیروهای آموزش دیده و ارزشمند پلیس خطرناک باشد. در آن موقع ناجی مثل فرشته نجات از راه می رسد و پلیس می تواند در حالی که صدها متر دورتر از محل بمب گذاری در یک کابین امن نشسته است، ناجی را به جنگ بمب فرستاده و مراحل خنثی سازی اولیه را با بازوی روباتیک پیشرفته آن انجام دهد. به دلیل توقعات بالایی که از این گونه روبات ها انتظار می رود، در طراحی آنها پایداری از لحاظ الکتریکی، مکانیکی و ارتباطی اهمیت بسیار بالایی دارد.

آیا به غیر از سری روبات های ناجی، آزمایشگاه شما روبات امدادگر دیگری را نیز ساخته است که ویژگی های متفاوتی داشته باشد؟

بله به غیر از روبات های هدایت دستی، سری دیگری از روبات های امدادگر نیز در مرکز ما ساخته می شود که به روبات های امدادگر خودمختار مشهورند. البته این روبات ها هنوز برای عملیاتی شدن راهی طولانی در پیش دارند. این گونه روبات ها به صورت کاملا خودکار و بدون نیاز به اپراتور، وارد زمین مسابقه شده و مصدومان را کشف می کنند و روی نقشه ای که ارائه می دهند محل دقیق مصدومان را مشخص می کنند، البته زمین مسابقه این گونه روبات ها بسیار ساده تر از زمین روبات های هدایت دستی است، زیرا هنوز در ابتدای کار هستند.

روبات هدایت دستی با توجه به وجود اپراتور چه پردازش ها و پروسه های هوشمندی را خودش انجام می دهد و از چه حسگرهایی استفاده می کند؟

چگینی: ما یک سنسور لیزری روی روبات داریم که پرتوهای لیزر را با سرعت بسیار بالا به اطراف پخش می کند و با دریافت انعکاس آنها و بررسی فواصل اندازه گیری شده می تواند به صورت دو بعدی و سه بعدی نقشه دیواره ها و وضعیت اطراف روبات را ارائه کند

مهم ترین بخش هوشمند روبات هدایت دستی روش تهیه نقشه محیط است، ما یک سنسور لیزری روی روبات داریم که پرتوهای لیزر را با سرعت بسیار بالا به اطراف پخش می کند و با دریافت انعکاس آنها و بررسی فواصل اندازه گیری شده می تواند به صورت دو بعدی و سه بعدی نقشه دیواره ها و وضعیت عوارض اطراف روبات را ارائه کند. این بخش نیازمند این است که روی روبات پردازنده هایی جهت آنالیز دیتاهای دریافتی از سنسورها موجود باشد و این کار یک مساله پیچیده در بخش هوش و الگوریتم های کنترلی روبات است. خوب است بدانید که ما جزء معدود تیم هایی هستیم که این فعالیت را بخوبی انجام می دهیم. برای درک بهتر موضوع و سختی این مرحله به این نکته توجه کنید که روبات ما در یک نقطه نمی ایستد، بلکه مدام در حال حرکت است و موقعیت آن به نسبت محیط اطراف تغییر می کند پس باید قابلیت و هوشمندی ارائه مسیر دقیق حرکت و نقشه مناسب را با استفاده از انواع سنسورهای تشخیص موقعیت، سنسور لیزری و پردازش های هوشمند داشته باشد. یکی دیگر از حسگرهای این روبات که در تهیه نقشه ها بسیار کاربرد دارد، حسگر ژیرسکوپ است، به عنوان مثال فکر کنید روبات محل یک میز را در نقشه مشخص می کند، لحظه بعد روبات می چرخد جای میز که نباید عوض شود، در نقشه هم زمانی که روبات روی صفحه فرمان می دهد، اپراتور باید چرخش روبات را نسبت به محیط احساس کند که این سنسور میزان چرخش روبات را مشخص می کند و با ترکیب مجموعه اطلاعات این سنسورها در پردازنده ای که توسط متخصصان هوش و برنامه نویسان به الگوریتم های هوشمند مجهز شده با سرعت بالایی این اطلاعات تحلیل می شود.

حرکت این روبات توسط چه حسگری مشخص می شود؟ اگر چرخ های این تانک مهربان شما در جا بچرخد، چطور میزان دقیق تغییرات را متوجه می شوید؟

حرکت روبات توسط سنسورهایی به نام انکودر قابل ارزیابی است، توسط فیدبک هایی که از این سنسورها دریافت می شود و با ترکیب اطلاعات شتاب سنجی که که در داخل سنسور ژیرسکوپ ما قرار دارد، حرکت روبات و میزان آن نیز مشخص و تاثیر در جا چرخیدن چرخ های روبات به این ترتیب حذف می شود. درست است که ما به روبات می گوییم برای مثال ۵ متر به جلو برود، ولی کامپیوتر روبات برای محاسبه این ۵ متر به میزان چرخش چرخ های خود وابسته نیست و بر اساس سرعت واقعی خودش که توسط شتاب سنج ها اندازه گیری می شود، مسافت طی شده را محاسبه می کند.

حالا سوال اساسی این است که ناجی چطور انسان را در محیط تشخیص می دهد و برای مثال فرق بین یک عروسک و یک بچه را چگونه درک می کند؟ همچنین در امدادرسانی خیلی مهم است که یک ارزیابی اولیه از مصدومان داشته باشیم تا به مهم ترینشان در اول رسیدگی شود. ناجی تفاوت بین یک فرد مرده یا زنده را چگونه تشخیص می دهد؟

این روبات ها توسط سنسورهایی که برای تشخیص انسان روی آنها نصب می شود، سنسورهایی مانند حسکر دما و حسگر گاز دی اکسید کربن به تشخیص انسان و وضعیت مصدوم می پردازند. همچنین این روبات با استفاده از پردازش تصاویر ارسالی از دوربین ها و دوربین ویژه حرارتی خود می تواند وضعیت و محل مصدوم را گزارش کند. به عنوان مثال وقتی دمای محیط ۲۵ درجه است و دمای بدن شما ۳۷ درجه در دوربین حرارتی این روبات رنگ اطراف بدن شما با رنگ محیط بسیار متفاوت است و از طریق این ویژگی به شناسایی کمک می کند.

فعالیت در این مرکز به چه صورت است؟ دانشجویان چگونه وارد تیم طراحی می شوند و اصولا چه فایده ای برای آنها خواهد داشت، اگر وقت و انرژی خود را در آزمایشگاه صرف کنند؟

فعالیت در این مرکز تحقیقات به صورت داوطلبانه است و ما در اول هر ساله تحصیلی با ارائه فراخوان و دعوت از دانشجویان علاقه مند و با انجام مصاحبه افراد مد نظر را برای فعالیت و آموزش انتخاب می کنیم، البته تعداد پذیرش افراد به ظرفیت مورد نیاز تیم در آن سال بستگی دارد.

دانشجویانی که در این آزمایشگاه فعالیت می کنند، شانس و وقت این را دارند که با سنسورها و پردازشگرهای خاصی که شاید در کمتر جایی دسترسی به آن امکان داشته باشد کار کنند، همین برای این افراد یک رزومه خاصی در زمان فارغ التحصیلی به همراه خواهد داشت، این دانشجویان در کنار افراد باتجربه تر ضمن آشنایی با اصول کارگروهی این شانس را نیز خواهند داشت تا در یک آزمایشگاه پیشرفته که از نظر من خودش یک دانشگاه بزرگ است، رایگان بهره مند شوند.