سوار يعمل بالموجات فوق الصوتية يتيح محاكاة دقيقة لحركة اليد الروبوتية

فتح الباحثون آفاقاً جديدة في التفاعل بين الإنسان والروبوت باستخدام التصوير بالموجات فوق الصوتية لترجمة حركات العضلات الداخلية إلى أوامر رقمية. يتيح هذا الاختراق مستوى غير مسبوق من البراعة، مما يسمح للأيدي الروبوتية بمحاكاة الإيماءات البشرية بدقة متناهية تشبه حركة دمى الماريونيت.

فك شفرة "خيوط الدمية" للبراعة البشرية

تُعد اليد البشرية أعجوبة من أعاجيب الهندسة البيولوجية، حيث تستخدم 34 عضلة و27 مفصلاً وأكثر من 100 وتر ورباط لتحقيق حركات معقدة. لسنوات طويلة، كافح المهندسون لمحاكاة هذه البراعة في الروبوتات لأن المستشعرات التقليدية غالباً ما تفشل في التقاط الميكانيكا الداخلية المعقدة التي تحدث تحت الجلد.

ولحل هذه المشكلة، طور فريق بحثي بقيادة البروفيسور Xuanhe Zhao، أستاذ الهندسة الميكانيكية في MIT، بالتعاون مع زملاء من جامعة جنوب كاليفورنيا، سواراً قابلاً للارتداء يعمل بالموجات فوق الصوتية. يستخدم الجهاز "ملصق" موجات فوق صوتية مصغراً — وهو نسخة مصغرة من المحولات الطبية — مقترناً بهلام مائي (hydrogel) متخصص للالتصاق بالجلد. ومن خلال تصوير الهياكل الداخلية للمعصم، يتعامل الجهاز مع الأوتار والعضلات مثل خيوط الدمية، حيث تكشف حالة هذه "الخيوط" عن الموقع الدقيق للأصابع وراحة اليد.

ترجمة الحركة في الوقت الفعلي مدفوعة بالذكاء الاصطناعي

يكمن جوهر هذه التكنولوجيا في تكاملها المتطور مع الذكاء الاصطناعي. يستخدم النظام خوارزمية ذكاء اصطناعي تم تدريبها على مجموعة بيانات ضخمة من صور الموجات فوق الصوتية التي تم تصنيفها بدقة من قبل البشر. وبينما يحرك مرتدي السوار يده، يلتقط جهاز الموجات فوق الصوتية صوراً فورية للتشريح الداخلي للمعصم، والتي يقوم الذكاء الاصطناعي بترجمتها فوراً إلى إحداثيات دقيقة للأصابع وراحة اليد.

وفي العروض التجريبية، أثبتت هذه التقنية للتحكم اللاسلكي قدرة فائقة. فقد نجح المستخدمون في توجيه الأيدي الروبوتية لأداء مهام عالية الدقة، مثل عزف مقطوعة بسيطة على البيانو أو رمي كرة سلة مصغرة في السلة. وإلى جانب الروبوتات المادية، تمتد هذه التكنولوجيا إلى البيئات الرقمية، مما يسمح للمستخدمين بالتحكم في الأشياء الافتراضية — مثل استخدام حركة القرص للتكبير (pinching to zoom) على شاشة الكمبيوتر — باستخدام إيماءات اليد الطبيعية.

التوسع في مجالات الجراحة والروبوتات البشرية

بينما يبلغ حجم الأجهزة الحالية حجم الهاتف الذكي تقريباً، يركز الفريق البحثي على المزيد من التصغير وتوسيع تنوع مجموعات تدريب الذكاء الاصطناعي. ومن خلال دمج مجموعة أوسع من أحجام الأيدي وأشكال الأصابع والإيماءات المعقدة، يهدف الباحثون إلى إنشاء معيار عالمي لتتبع حركة اليد.

إن التداعيات على مشهد الذكاء الاصطناعي والروبوتات الأوسع نطاقاً عميقة للغاية. وتتمثل إحدى أهم الأهداف في إنشاء مجموعة بيانات ضخمة وعالية الدقة لحركات اليد البشرية. ويمكن استخدام هذه البيانات لتدريب الروبوتات البشرية (humanoid robots) على أداء مهام دقيقة وحساسة، مثل العمليات الجراحية بمساعدة الروبوت، حيث لا يمكن قبول خطأ ولو بمقدار مليمتر واحد. ومع توجهنا نحو مستقبل من التعاون السلس بين الإنسان والآلة، قد يصبح التصوير القابل للارتداء هو الواجهة الأساسية للتحكم في الجيل القادم من الآلات البارعة.

النقاط الرئيسية

• التقاط الحركة الداخلية: على عكس المستشعرات السطحية، يتتبع التصوير بالموجات فوق الصوتية الحركة الفعلية للأوتار والعضلات لتوفير براعة فائقة.
• الترجمة بالذكاء الاصطناعي: تقوم خوارزمية متطورة بتحويل صور الموجات فوق الصوتية في الوقت الفعلي إلى أوامر رقمية دقيقة لكل من الأجهزة الروبوتية والواجهات الافتراضية.
• تطبيقات عالية الأهمية: تمهد هذه التكنولوجيا الطريق لتدريب الروبوتات البشرية على المهام الدقيقة، بما في ذلك الجراحة الدقيقة والعمل اليدوي المعقد.