المعلوماتية > روبوتيك
الرّوبوت NAO وهواية لعب كرة القدم!
بات الجميع يعرف مدى أهميَّة الرّوبوتات في عصرنا الحاليّ وفي مُختلَف المجالات. فقد أصبحت الرّوبوتات جزءًا رئيسيّاً في إتمام العديد من الصّناعات المختلفة، كما أنَّها تُستعمل في الطّب كمساعدٍ في أداء العمليات الجراحيّة المُعقَّدة، إلى جانب دورها الهام في مجال التّعليم والتّرفيه أيضاً.
سوف نتعرّف سويّاً على الرّوبوت NAO وعن كيفيّة ممارسته لكرة القدم! بالإضافة إلى أهمّ مشاركاته وإنجازاته في هذا المجال.
يُعتبر NAO من أشهر الرّوبوتات الشّبيهة بالإنسان نظراً لشكله الودود وإثبات كفاءته في العديد من المجالات، أوّل ظهورٍ له كان عام 2006، وهو من تصميم شركة "Aldebaran". يصل طول الرّوبوت NAO ذو الإصدار "H25" إلى 57.3 سم، أما وزنه فهو 5.2 كيلوغرام فقط. كما أنّه مزوّد بالعديد من الحسّاسات المختلفة، منها جهازَي تصوير في الأمام (Cameras)، بالإضافة إلى حسّاس اﻷشعة تحت الحمراء (IR) و حسّاس الموجات الصّوتية (Sonar)، وغيرها من مُستشعرات التّلامس. وهو مُزَوّدٌ ببطّاريّة تمكنه من العمل لمدة تتراوح من ساعة إلى ساعة ونصف. الرّوبوت قابل للبرمجة بواسطة العديد من لغات البرمجة المختلفة مثل "++C" و "Java" و "MatLab" و غيرها.
هذه التّجهيزات تُمكّن الروبوت من تنفيذ مهامه بشكل يشبه أداء الإنسان. الرّوبوت NAO لديه مقدرة كبيرة على استشعار البيئة المحيطة به. فهو يتعرّف ويُميّز عدداً كبيراً من الأشياء المختلفة، إضافةً إلى قدرته على تحديد وجوه البشر وحفظها للتّعرف عليها في وقتٍ لاحق.
NAO يتحدّث ويفهم ثمان لغات عالميّة مختلفة! كما أنّه يسمع الأصوات و يُميّزها من بُعد مترين من المصدر. ليس هذا فقط! هذا الرّوبوت قد يتعرّض للوقوع، لكنّه تعلّم أيضاُ كيفيّة الوقوف مجدداً بمفرده، حتّى أنّ لديه القدرة على إدراك احتماليّة وقوعه، ليقوم بحماية نفسه بواسطة ذراعيه قبل الوصول إلى الأرض. الفيديو التّالي يوضّح كيف يحاول NAOحماية نفسه عند الوقوع (هنا). وهذا الفيديو يبيّن كيف يقوم بالوقوف مجدداً بكلِّ براعةٍ (هنا).
التّحدي الأكبر لهذا الرّوبوت هو تمكنه من قطع أو إيقاف أو ملاءمة العمل الحاليّ الّذي يقوم به، بما يناسب المباشرة بتنفيذ أيّ مهمةٍ تاليةٍ جديدة.
إنّ أهمّ الاستعمالات الحاليّة للرّوبوت NAO هي في مجالات البحث العلميّ والتّعليم المدرسيّ والتّرفيه. وبما يخصُّ ممارسته لكرة القدم فقد تمّ تطوير العديد من الأبحاث الّتي تهدف إلى زيادة كفاءة الرّوبوت NAO في المشي السّريع، والبحث عن الكرة، والابتعاد عن أيّة عوائق وتجاوز غيره من اللاعبين، تسديد ركلات الجزاء، اللعب المشترك مع أعضاء فريقه وغيرها من العديد من المهارات اللازمة للعب مباراة كرة قدم كاملةٍ بين فريقين من الرّوبوتات.
سوف نستعرض بإيجازٍ أحد الأبحاث الّتي ركّزت على إمكانيّة استعمال جهازَي التّصوير (Cameras) المزوّد بهما الرّوبوت معاً، بدلاً من استعمال أحدهما فقط، والّذي يتطلّب طريقةً خاصةً لمُعايرة الكاميرا بشكلٍ آليٍّ، ونموذجاً خاصاً لتغطية الملعب بهدف التّسريع من عملية البحث عن الكرة،و نظاماً مساعداً لمُعايرة الألوان، بالإضافة إلى نموذجٍ عام خاص بالكرة.
استعمال جهازَي تصوير:
الرّوبوت NAO مزوّد بجهازَي تصوير فيديو في رأسه. الأوّل مُثبّت في منتصف جبهته، والآخر مُثبّت أسفل الأوّل على مسافة 4 سم و بانحراف 40 درجة عنه. إنَّ عدم ملاءمة بعض خصائص جهازَي التّصوير يجعل من استعمال خصائص "stereo vision" مستحيلاً. بالإضافة إلى أنّ جهازَي التّصوير لا يقومان بإيصال الصّور بشكلٍ متوافقٍ زمنياً. ما سبق يؤدي إلى استعمال أحد أجهزة التّصوير فقط عند ممارسة كرة القدم.
وفي المقابل، خيار تعطيل أحد أجهزة التّصوير يُصاحبه بعض العيوب. فاستعمالُ الجهاز العُلْوِيّ فقط سيءٌ جداً، لأنّه في كلِّ مرّةٍ يرغب فيها الرّوبوت بالنّظر قُرب قدميه، سوف يضطر إلى الانحناء بجسمه نحو الأسفل. أمّا استعمال جهاز التّصوير السُّفليّ فقط فيؤدي إلى مصاعبَ أقلّ أهميّة، حيث يصبح مجال الرُّؤية ضيّقاً جداً عند رغبة الرّوبوت بالنّظر إلى الأهداف الّتي تقع على يمينه أو يساره.
لتفادي هذه العقبات، طوّر باحثون طريقةً تسمح باستعمال جهازَي التّصوير معاً بشكلٍّ مُتناوب. عندما يتطلّب الأمر من الرّوبوت توجيه جهاز التّصوير إلى هدف معيّن، حيث يتمّ بشكلٍ آليٍّ تحديد أيّ جهازَي التّصوير يكون استعماله أكثر فاعليّةً، وبناءً على ذلك يتمّ حساب الزّوايا المناسبة الّتي يجب أن تتخذها مفاصل الرّأس. بهذه الطّريقة أمكن توسيع مجال رؤية الرّوبوت لأأكبر قدرٍ ممكن، بالإضافة إلى تجنّب تحريك الرّأس بسرعةٍ عاليةٍ، عندما يكون التّبديل بين جهازَي التّصوير كافٍ للغرض.
بطولة كرة القدم
يُعقَد في كلِّ عامٍ بطولة كرة قدم عالميّة، جميع أعضاء فِرقِها من روبوتات NAO. خلال المباريات تتحرّك الرّوبوتات بشكلٍ مستقلٍ تماماً، أي أنّه لا يوجد أيّ نوعٍ من أنواع التّحكم عن بعدٍ بِها، فهي تعتمد فقط على البرمجيّات المحفوظة والمُثبّتة في ذاكرتها.
الفيديو التّالي يعرض جزءاً من أحد مباريات كأس العالم السّابقة (هنا)
العديد من الجامعات ومراكز الأبحاث حول العالم تشارك في هذا الحدث، والّذي يهدف بشكلٍ رئيسيٍّ إلى تطوير البرمجيّات المختلفة المتعلقة بالرّوبوتات الشّبيهة بالإنسان وخصوصاً الرّوبوت NAO. جرت مباريات كأس العالم الأخير في ألمانيا، و انتهت بتتويج فريق B-Human التّابع لكلٍّ من جامعة Bremen الألمانيّة والمركز الألمانيّ لأبحاث الذّكاء الصّنعيّ DFKI.
-------------------------------------------------------------------------------------------
المصادر: