كاهش خطا در مكانيابي رباتها
جام جم آنلاين: وقتي يك ربات وارد محيط ناشناختهاي ميشود، تنها با استفاده از اطلاعات سنسورهايش (حسگرهايش) ميتواند بدرستي در محيط حركت كرده و ماموريتش را با موفقيت به انجام برساند.
در اين شرايط اگر اطلاعات سنسورها دقيق و سازگار باشند، اين كار چندان مشكل نيست، هرچند كه در دنياي واقعي اطلاعات سنسورها به دلايل مختلف دقيق و سازگار نيستند؛ لذا اين كه ربات چگونه ميتواند از دقيق بودن اطلاعات سنسورها و ناسازگار بودن اطلاعات ارائه شده توسط دو سنسور مختلف مطلع شود و در نهايت چگونه ميتواند اين اطلاعات را با يكديگر تركيب كند و ماموريتش را با موفقيت به پايان برساند، سوالاتي هستند كه پژوهش مهندس صادق سليمانپور، از پژوهشگران دانشگاه صنعتي اميركبير، براي پاسخ به آنها انجام شده است. با وي گفت و گويي انجام داديم كه مي خوانيد .
هوش مصنوعي تاكنون چه كاربردهاي ويژهاي در علم رباتيك داشته است و به طوركلي براي كاهش خطاهاي ربات چه استفادههايي از آن ميشود؟
اصولا طراحي رباتي كه قادر است در محيطهاي پويا فعاليت كند، بدون بهرهگيري از روشهاي هوش مصنوعي بسيار مشكل و تقريبا غيرممكن است. فعاليتهايي مانند شناسايي موانع موجود در محيط، دوري از موانع، پيدا كردن موقعيت اشيا در محيط، پيدا كردن موقعيت ربات در محيط، يافتن مسير براي رسيدن به يك هدف خاص و... نمونههايي از فعاليتهاي ربات هستند كه براي انجام بدون نقص آنها در محيطهاي پيچيده از روشهاي هوش مصنوعي استفاده ميشود.
براي كاهش درصد خطاي مكانيابي رباتها تاكنون چه كارهايي در سطح دنيا انجام شده است و ويژگي طرح شما نسبت به موارد مشابه در چيست؟
ابتدا لازم است تعريفي از مكانيابي داشته باشيم. مكانيابي در اصطلاح رباتيك به معني پاسخ دادن به اين سوال است كه در كجاي محيط قرار داريم. مشابه اين كار را زماني انجام ميدهيم كه با توجه به نقشه بخواهيم موقعيتمان را تعيين كنيم. براي انجام اين كار از نشانههاي موجود در محيط پيرامون، مانند خيابانها، تقاطعها، مراكز فرهنگي و... بهره ميگيريم. در اين حالت، اشتباه در تشخيص اين نشانهها باعث ميشود نتوانيم موقعيت خودمان را با دقت پيدا كنيم و نيازمند بررسيهاي بيشتر و حتي كمك گرفتن از افراد آشنا شويم.
يك ربات هم مشابه انسان براي يافتن موقعيتش روي نقشهاي كه از محيط اطراف در اختيار دارد، از نشانههايي كه در محيط اطراف وجود دارند و آنها را از طريق سنسورهايش درك كرده است، استفاده ميكند.
به دلايل مختلف اطلاعاتي كه از اين طريق به دست ميآيند، با خطا و ابهام همراه هستند؛ از اين ميان ميتوانيم به عملكرد همراه با خطاي سنسورها، تاثيرات محيطي، وجود نشانههاي مشابه و... اشاره كنيم. البته در برخي مواقع اين خطاها به حدي زياد هستند كه عملا از دادههاي سنسور نميتوان استفاده كرد. مثلا وقتي يك مانع جلوي دوربين ربات را ميگيرد، باعث ميشود ربات نتواند از دادههاي دوربين براي شناسايي محيط اطراف استفاده كند. به نظر شما آيا منطقي است كه در چنين شرايطي ربات كارهاي عادي خودش را متوقف كند و منتظر شود تا مانع از جلوي دوربين كنار برود؟
مسلما چنين امكاني وجود ندارد.
بله، بنابراين در چنين شرايطي ربات ميتواند تا حل شدن مشكل از ساير سنسورهايش استفاده كند. البته استفاده از اطلاعات ساير سنسورها به اينجا ختم نميشود، ربات ميتواند با كمك گرفتن از اطلاعات سنسورهاي مختلفي كه در اختيار دارد، اعمالش را با دقت بالاتري انجام دهد. به اين معني كه خطاهاي ناشي از عملكرد نامناسب يكي از سنسورها را به كمك اطلاعات به دست آمده از ساير سنسورها كاهش دهد. به اين فرآيند كه در آن دادههاي به دست آمده از سنسورهاي مختلف به منظور كاهش خطاي يكي از اعمال ربات استفاده ميشوند، اصطلاحا تركيب اطلاعات سنسورها اطلاق ميشود.
به اين ترتيب، به اين نكته ميرسيم كه يكي از راههاي كاهش خطاي مكانيابي رباتها، تركيب اطلاعات سنسورهاست كه يكي از مباحث مطرح در رباتيك است. روشهاي مختلفي براي تركيب اطلاعات ارائه شدهاند، سيستمها و مجموعههاي فازي و تئوريهاي احتمالي، نمونههايي از ابزارهايي هستند كه در اين روشها به عنوان چارچوب كار استفاده شدهاند.
ربات ميتواند با كمك گرفتن از اطلاعات سنسورهاي مختلفي كه در اختيار دارد، اعمالش را با دقت بالاتري انجام دهد
ما در تحقيق خود از تئوري شواهد بهعنوان چارچوب استفاده كرديم. مزيت اين تئوري آن است كه ميتوان آن را در مواردي كه دادههاي به دست آمده از منابع اطلاعاتي ناقص و يا داراي ابهام هستند، به كار برد. علاوه بر اين ما فرآيندي ارائه كرديم كه به كمك آن سنسورهايي كه دادههاي ارائه شده آنها خطاي زيادي دارند، شناسايي ميشوند. به اين ترتيب ميتوانيم در فرآيند تركيب اطلاعات، دادههاي اين سنسورها را در نظر نگيريم تا خطاي نهايي كاهش پيدا كند.
كار تحقيقاتي شما روي اين طرح از چه زماني شروع شده و در حال حاضر در چه مرحلهاي است؟
مراحل مقدماتي طرح از آذر ماه سال 84 و به سرپرستي دكترسعيد شيري قيداري در دانشگاه صنعتي اميركبير آغازشد و پس از انجام مطالعات لازم، در اوايل سال 87 نتايج اوليه آن به دست آمد. نتايج اوليه به كمك نرمافزار شبيهسازي توسعه داده شده در دانشگاه تست و ارزيابي شدند و نتايج قابل قبولي از آنها حاصل شد. در مرحله بعدي طرح، راه حل ارائه شده روي دادگان به دست آمده از ربات واقعيت آزمايش و نتايج اوليه تاييد شده است. در حال حاضر در حال تكميل نهايي طرح و ارائه نتايج آن در مقالات داخلي و بينالمللي هستيم.
مطمئنا اجراي اين طرح از لحاظ علمي و اقتصادي مهم خواهد بود.
بله. هدف اصلي اين طرح يافتن راه حلي براي تركيب اطلاعات سنسورها در مكانيابي ربات بوده است كه نتيجه آن بهرهگيري از راه حل يافته شده در ديگر اعمال ربات خواهد بود. از نظر اقتصادي نيز در كمترين حالت ميتوان عنوان كرد كه داشتن يك راه حل مناسب براي كاهش خطا به كمك تركيب اطلاعات ميتواند از صرف هزينههاي زياد براي تهيه سنسورهاي گرانقيمت و با دقت بالا جلوگيري كند. به اين ترتيب هزينه تمام شده يك ربات با مصرف خاص كاهش مييابد.
چه سازمانها يا مراكزي اين طرح را حمايت كردهاند؟
طرح در قالب پايان نامه دانشجويي كارشناسي ارشد بوده و از سوي سازمان يا مركز خاصي حمايت نشده است.
امكان انتقال دانش حاصل از اين پژوهش به مراكز علمي دنياهم وجود دارد؟
البته از آنجا كه هدف اين طرح يافتن يك راهحل براي كاهش خطا در مكانيابي رباتها بوده است، لذا خروجي طرح به تنهايي قابليت فروش ندارد. در صورتي كه از اين طرح روي ربات استفاده شود، ارزش اقتصادي پيدا ميكند.
اما درخصوص انتشار دستاوردهاي اين طرح،آيا تاكنون از نتايج آن مقالهاي در نشريات بينالمللي به چاپ رسيده است؟
بله، نتايج به دست آمده از طرح در كنفرانسهاي بينالمللي ارائه شده و اكنون در حال انجام مراحل نهايي ارائه نتايج ديگر در مقالات بينالمللي معتبر هستيم.
به عنوان يكي از پژوهشگران اين طرح آينده آن را چگونه ارزيابي ميكنيد؟
با توجه به قابليتهاي طرح، امكان ادامه كار روي آن وجود داشته و حصول نتايج بهتر از آن و به كارگيري آن در ديگر جنبههاي رباتيك قابل پيشبيني است.
