جامعة نانينغ تكشف عن نظام توأم رقمي للتعاون بين الإنسان والروبوت

في إنجاز بارز، كشف باحثون في جامعة نانينغ للطيران والفضاء الصين عن نظام توأم رقمي متطور مصمم لتعزيز التعاون بين الإنسان والروبوت (HRC) في بيئات التصنيع.

نُشر في مجلة Robotics and Computer-Integrated Manufacturing المرموقة، يعد النظام بتبسيط وتحسين التعاون بين العمال البشريين والروبوتات على أرض المصنع.

نهج ثوري في التعاون بين الإنسان والروبوت

اعتمدت الطرق التقليدية لإنشاء نماذج التوأم الرقمي للبشر في البيئات الصناعية على أجهزة التقاط الحركة الثقيلة، وهو ما يتعارض مع فكرة التفاعل المرن في التعاون بين الإنسان والآلة. 

علاوة على ذلك، غالبًا ما تفشل هذه الأساليب في إنشاء مساحة موحدة لنمذجة البشر والروبوتات، مما يجعل إدراك وفهم البيئة الشاملة أمرًا غير مريح. وبإدراك هذه القيود، طوّر الباحثون نظام توأم رقمي مبتكر لمعالجة هذه التحديات.

تم تصميم نظام التوأم الرقمي الجديد لبناء نسخة افتراضية من مشهد تعاوني يتضمن وكلاء بشريين وروبوتيين. تتيح هذه البيئة الافتراضية تخطيط وتنفيذ استراتيجيات تعاونية فعالة في بيئات التصنيع الواقعية، مما يعزز التعاون السلس بين العمال البشريين والروبوتات.

واجهت أنظمة التوأم الرقمي السابقة التي اعتمدت على بيانات من مستشعرات التقاط الحركة أحيانًا صعوبات عند حدوث حجب الرؤية. يشير الحجب إلى الحالات التي يكون فيها الكائنات أو الوكلاء المعنيون خارج مجال رؤية المستشعر أو مخفيين خلف عوائق. 

للتغلب على هذه المشكلة، قدّم الباحثون خوارزمية لاستعادة الشبكات البشرية، وهي تقنية حسابية قادرة على إعادة بناء الأجسام البشرية المغطاة. يضمن هذا الابتكار أن النظام قادر على التكيف والأداء بفعالية حتى في وجود عوائق بصرية.

يُعدّ خوارزمية التعرف على الأفعال أحد المكونات الحاسمة لنظام التوأم الرقمي، حيث تم تدريبها على تحديد مختلف أفعال الإنسان. ولتحسين أدائها وتقليل الأخطاء، دمج الباحثون تقنية لتقدير عدم اليقين. تتيح هذه التقنية التحكم الدقيق في معدل خطأ الخوارزمية، مما يؤدي إلى تعرف أكثر موثوقية ودقة على الأفعال.

التحقق التجريبي الناجح

اختبر الباحثون نظام التوأم الرقمي الخاص بهم من خلال سلسلة من التجارب التي أُجريت في بيئات مختبرية خاضعة للرقابة. تضمنت هذه التجارب روبوتًا مصممًا خصيصًا للنشر في البيئات الصناعية. 

تم تقييم قدرات النظام عبر مجموعة من المهام، بما في ذلك الصقل، واسترجاع الأشياء، والتجميع، ووضع الأشياء.

كانت النتائج قاطعة، حيث أثبتت تفوق الطرق المقترحة على الأساليب الأساسية. 

تمهد هذه النتائج الواعدة الطريق لدمج النظام المحتمل في روبوتات صناعية أخرى، وإجراء اختبارات إضافية في بيئات متنوعة، ونشره النهائي في سيناريوهات تصنيع واقعية.

تأثيرات هذا الاختراق عميقة. ومع استمرار تطور الصناعات وأتمتتها في جميع أنحاء العالم، تزداد أهمية التآزر بين البشر والروبوتات. يحمل نظام التوأم الرقمي الذي طوّره تشانغ وجي وزملاؤهم وعودًا هائلة لثورة عمليات التصنيع عبر قطاعات متنوعة.

من خلال دمج الروبوتات بسلاسة في القوى العاملة، يمكن للمصنعين تعزيز الكفاءة والدقة والإنتاجية. يمكن الآن تفويض المهام التي تتطلب دقة عالية أو أفعالًا متكررة أو تلك التي تنطوي على مخاطر سلامة إلى وكلاء روبوتيين، بينما يركز العمال البشريون على الجوانب الأكثر تعقيدًا وإبداعًا في الإنتاج.

في المستقبل

المستقبل المشرق لنظام التوأم الرقمي مثير. ومع خضوعه لمزيد من الاختبارات والتحسينات، يُتوقع أن يفتح آفاقًا جديدة للتعاون بين البشر والروبوتات في بيئات التصنيع. وتكمن مرونته في كونه مناسبًا لمجموعة واسعة من المهام، بدءًا من التجميع ومراقبة الجودة وصولاً إلى المناولة اللوجستية وما وراء ذلك.

سيكون المصنعون المتحمسون للبقاء في طليعة الابتكار التكنولوجي على الأرجح مستعدين لتبني هذه التكنولوجيا التحويلية. وبفضل إمكاناتها في تحسين سير العمل، وتقليل الأخطاء، ورفع الكفاءة العامة، قد يصبح نظام التوأم الرقمي من جامعة نانينغ للطيران والفضاء قريبًا ركيزة أساسية في مشهد التصنيع.