ربات اسپات بوستون داینامیکس، سگ‌رباتی که صنعت را متحول می‌کند

ربات اسپات از شرکت بوستون داینامیکس، یکی از پیشرفته‌ترین ربات‌های چهارپای جهان است که برای انجام وظایف پیچیده در محیط‌های صنعتی، خطرناک و غیرقابل‌دسترس طراحی شده است. این ربات با ترکیب تحرک بی‌نظیر، حسگرهای پیشرفته و هوش مصنوعی، استاندارد جدیدی در اتوماسیون صنعتی و بازرسی‌های خودکار ایجاد کرده است. اسپات که در سال 2019 به‌صورت تجاری عرضه شد، در صنایعی مانند نفت و گاز، نیروگاه‌ها، ساخت‌وساز و حتی ایمنی عمومی کاربرد دارد. همکاری بوستون داینامیکس با هیوندای، افق‌های جدیدی برای توسعه این ربات باز کرده و آن را به نمادی از صنعت 4.0 تبدیل کرده است. با بررسی ربات اسپات بوستون داینامیکس همراه ابرار صنعتی بمانید.

مشخصات کامل ربات اسپات بوستون داینامیکس

ربات اسپات یک ربات چهارپای الکتریکی با وزن 32 کیلوگرم (بدون بار) و ظرفیت حمل 14 کیلوگرم است. ابعاد آن 1100×500×840 میلی‌متر بوده و با سرعت 1.6 متر بر ثانیه حرکت می‌کند. این ربات با باتری لیتیوم-پلیمر با ظرفیت 90 دقیقه فعالیت مداوم و زمان شارژ 120 دقیقه کار می‌کند. اسپات مجهز به سیستم حفاظت IP54 بوده و در دماهای -20 تا 45 درجه سانتی‌گراد و محیط‌های مرطوب یا گردوغباری عمل می‌کند. قابلیت‌های حرکتی آن شامل بالا و پایین رفتن از پله‌ها، حرکت در شیب‌های 30 درجه و عبور از زمین‌های ناهموار است. اسپات از طریق API باز و نرم‌افزار Orbit برای مدیریت ناوگان و داده‌ها قابل‌کنترل است.

هدف از توسعه ربات‌های چهارپا

ربات‌های چهارپا مانند اسپات برای غلبه بر محدودیت‌های ربات‌های چرخ‌دار و خزنده طراحی شده‌اند. هدف اصلی، ایجاد پلتفرمی متحرک است که بتواند در محیط‌های پیچیده و غیرقابل‌دسترس مانند سایت‌های صنعتی، مناطق حادثه‌خیز یا زمین‌های ناهموار حرکت کند. بوستون داینامیکس با الهام از حرکت حیوانات، به‌دنبال توسعه ربات‌هایی بود که تعادل دینامیکی، پایداری و چابکی بالایی داشته باشند. این ربات‌ها برای کاهش خطر برای انسان‌ها در وظایف خطرناک، افزایش بهره‌وری از طریق اتوماسیون و جمع‌آوری داده‌های دقیق در شرایط سخت ساخته شده‌اند. ربات اسپات بوستون داینامیکس نمونه‌ای از این چشم‌انداز است که بازرسی‌های خودکار و ایمنی را متحول کرده است.

ساختار مکانیکی ربات اسپات

ساختار مکانیکی اسپات از چهار پای مفصل‌دار تشکیل شده که هر یک با سه موتور الکتریکی کار می‌کند و دامنه حرکتی وسیعی را فراهم می‌سازد. این پاها امکان حرکت همه‌جهته، بالا رفتن از موانع تا 30 سانتی‌متر و تنظیم تعادل در زمین‌های ناهموار را می‌دهند. بدنه اصلی از مواد مقاوم و سبک ساخته شده و شامل محفظه‌ای برای باتری، حسگرها و بارهای اضافی است. سیستم تعادل دینامیکی اسپات از الگوریتم‌های پیشرفته برای تنظیم موقعیت بدن در برابر اختلالات خارجی استفاده می‌کند. این طراحی، برخلاف ربات‌های هیدرولیکی قبلی مانند BigDog، کاملاً الکتریکی است و سر و صدای کمتری تولید می‌کند.

حسگرها و تجهیزات پیشرفته Spot

اسپات مجهز به مجموعه‌ای از حسگرهای پیشرفته است، از جمله دوربین‌های استریو 360 درجه، LiDAR سه‌بعدی، حسگرهای IMU (واحد اندازه‌گیری اینرسی) و حسگرهای تماس پا با زمین. این حسگرها امکان نقشه‌برداری SLAM (محل‌یابی و نقشه‌برداری هم‌زمان) و اجتناب از موانع را فراهم می‌کنند. بارهای اضافی مانند Spot CAM+IR (دوربین پانورامیک رنگی و مادون قرمز)، Fluke SV600 (تشخیص گازهای هیدروکربنی) و Velodyne VLP-16 LiDAR قابلیت‌های آن را گسترش می‌دهند. نرم‌افزار Orbit داده‌های حسگرها را تحلیل کرده و داشبوردهای بلادرنگ برای مدیریت ناوگان ارائه می‌دهد. این تجهیزات اسپات را به یک پلتفرم حسگر پویا تبدیل کرده‌اند.

قابلیت‌های منحصربه‌فرد ربات Spot بوستون داینامیکس در محیط‌های خطرناک

اسپات برای فعالیت در محیط‌های خطرناک مانند نیروگاه‌های هسته‌ای، سایت‌های شیمیایی و مناطق حادثه‌خیز طراحی شده است. این ربات در چرنوبیل برای تشخیص تشعشعات با بار مخصوص استفاده شد و تماس آن با زمین به دلیل طراحی چهارپا کمتر از ربات‌های چرخ‌دار بود. قابلیت خودترمیمی (self-righting) به اسپات امکان بلند شدن پس از افتادن را می‌دهد. بازوی مکانیکی آن برای دستکاری اشیا و باز کردن درها به کار می‌رود. ربات اسپات بوستون داینامیکس با عملیات خودکار و کنترل از راه دور، خطر را برای انسان‌ها کاهش داده و داده‌های حیاتی را در شرایط بحرانی جمع‌آوری می‌کند.

آینده ربات‌های شبه‌حیوانی مانند اسپات

ربات‌های شبه‌حیوانی مانند اسپات در آینده نقش بزرگ‌تری در اتوماسیون، ایمنی عمومی و اکتشافات علمی ایفا خواهند کرد. پیشرفت در هوش مصنوعی و یادگیری تقویتی، این ربات‌ها را قادر می‌سازد تا رفتارهای پیچیده‌تری مانند تصمیم‌گیری در محیط‌های پویا داشته باشند. بوستون داینامیکس در حال توسعه نسخه‌های پیشرفته‌تر با عمر باتری طولانی‌تر و حسگرهای تخصصی‌تر است. کاربردهای احتمالی شامل کمک به افراد کم‌توان، اکتشاف فضایی (مانند آزمایش‌های ناسا در غارها) و همکاری با انسان‌ها در محیط‌های کاری است. همکاری با شرکت‌هایی مانند هیوندای، تولید انبوه و کاربردهای تجاری را تسریع خواهد کرد.

چگونه ربات Spot بوستون داینامیکس به بازرسی تأسیسات نفتی کمک می‌کند؟

اسپات در تأسیسات نفتی، مانند سکوهای فراساحلی Aker BP و Mad Dog شرکت BP، برای بازرسی‌های خودکار استفاده می‌شود. این ربات با حسگرهای حرارتی و صوتی، نشتی گاز، خوردگی و ناهنجاری‌های تجهیزات را تشخیص می‌دهد. در سکوهای دورافتاده، اسپات از طریق کنترل از راه دور یا عملیات خودکار، نیاز به حضور انسان در مناطق خطرناک را کاهش می‌دهد. داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط اسپات با نرم‌افزار Cognite ادغام شده و به ایجاد دوقلوهای دیجیتال برای پیش‌بینی خرابی‌ها کمک می‌کند. این قابلیت‌ها هزینه‌های نگهداری و ریسک‌های ایمنی را به‌طور قابل‌توجهی کاهش داده‌اند.

استفاده در نیروگاه‌ها و صنایع شیمیایی

در نیروگاه‌ها، مانند تأسیسات National Grid، اسپات برای بازرسی‌های دوره‌ای در محیط‌های پرولتاژ که برای انسان‌ها خطرناک است، استفاده می‌شود. این ربات با دوربین‌های حرارتی و LiDAR، دمای تجهیزات و خطرات احتمالی مانند آتش‌سوزی را رصد می‌کند. در صنایع شیمیایی، شرکت‌هایی مانند BASF از اسپات برای جمع‌آوری داده‌های بصری، حرارتی و صوتی در محیط‌های پرخطر استفاده می‌کنند. اسپات با بار SV600، نشتی گازهای هیدروکربنی مانند متان را تشخیص داده و هشدارهای فوری ارائه می‌دهد، که ایمنی و کارایی را بهبود می‌بخشد.

Spot؛ یک ربات پرچم‌دار در صنعت 4.0

اسپات به‌عنوان یک ربات کلیدی در صنعت 4.0، اتوماسیون هوشمند و داده‌محور را در محیط‌های صنعتی تقویت می‌کند. این ربات با ادغام در سیستم‌های IoT و نرم‌افزارهایی مانند Orbit، امکان مدیریت ناوگان و تحلیل داده‌های بلادرنگ را فراهم می‌کند. در کارخانه‌های هیوندای، ربات اسپات برای بازرسی کیفیت در خطوط تولید و نگهداری پیش‌بینانه استفاده می‌شود. قابلیت‌های آن در ایجاد دوقلوهای دیجیتال، مانند پروژه BMW در کارخانه Hams Hall، به بهینه‌سازی فرآیندها و کاهش زمان خرابی کمک می‌کند. اسپات معیاری برای ربات‌های متحرک در انقلاب صنعتی چهارم است.

مقایسه ربات Spot با دیگر ربات‌های زمینی

در مقایسه با ربات‌های زمینی مانند Anybotics Anymal، Ghost Robotics Vision 60 و Unitree Go1، اسپات به دلیل تحرک، حسگرهای پیشرفته و API باز برتری دارد. Anymal (70 کیلوگرم) سنگین‌تر بوده و برای بازرسی‌های صنعتی بهینه است، اما دامنه حرکتی کمتری دارد. Vision 60 برای کاربردهای نظامی طراحی شده و حسگرهای تخصصی کمتری نسبت به اسپات دارد. Go1 سبک‌تر (12 کیلوگرم) و ارزان‌تر است، اما برای کاربردهای خانگی مناسب‌تر بوده و ظرفیت بار محدودی دارد. اسپات با ترکیب چابکی، دوام و قابلیت‌های سفارشی‌سازی، در محیط‌های صنعتی و خطرناک پیشرو است.

هوش مصنوعی ربات Spot چگونه عمل می‌کند؟

هوش مصنوعی ربات اسپات بوستون داینامیکس از یادگیری تقویتی و مدل‌های بنیاد بصری برای درک محیط و حرکت خودکار استفاده می‌کند. این سیستم‌ها به اسپات امکان شناسایی موانع، تنظیم تعادل در برابر اختلالات و اجرای مأموریت‌های خودکار را می‌دهند. نرم‌افزار Orbit داده‌های حسگرها را تحلیل کرده و هشدارهای بلادرنگ برای ناهنجاری‌ها ارائه می‌دهد. API باز اسپات به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا الگوریتم‌های سفارشی برای وظایف خاص، مانند تشخیص گاز یا بازرسی تجهیزات، پیاده‌سازی کنند. همکاری با NVIDIA و Google DeepMind در حال تقویت قابلیت‌های AI اسپات برای آینده است.

همکاری بوستون داینامیکس با Hyundai برای توسعه اسپات

هیوندای در دسامبر 2020 با خرید 80 درصد سهام بوستون داینامیکس به ارزش 1.1 میلیارد دلار، شریک کلیدی این شرکت شد. اولین پروژه مشترک، ربات ایمنی کارخانه (Factory Safety Service Robot) مبتنی بر اسپات بود که در کارخانه کیا در کره جنوبی آزمایش شد. هیوندای قصد دارد ده‌ها هزار ربات اطلس و اسپات را در کارخانه‌های خود، از جمله Metaplant در جورجیا، مستقر کند. این همکاری با سرمایه‌گذاری 21 میلیارد دلاری هیوندای در آمریکا، تولید انبوه اسپات را تسریع کرده و کاربردهای آن را در بازرسی، نگهداری پیش‌بینانه و اتوماسیون گسترش داده است.

کاربردهای نوظهور اسپات

اسپات در حوزه‌های غیرصنعتی نیز کاربردهای نوینی پیدا کرده است. در ایمنی عمومی، پلیس ایالت ماساچوست از اسپات برای شناسایی مواد منفجره و کاهش خطر برای افسران استفاده می‌کند. در بیمارستان‌ها، اسپات برای اندازه‌گیری علائم حیاتی بیماران کرونایی از راه دور به کار رفت و خطر آلودگی را کاهش داد. ناسا از اسپات برای اکتشاف غارها به‌عنوان پیش‌نیاز مأموریت‌های مریخ آزمایش کرده است. این کاربردها نشان‌دهنده تطبیق‌پذیری اسپات در حل چالش‌های متنوع و گسترش دامنه فعالیت‌های آن فراتر از صنعت است.

فناوری‌های پیشرفته در اسپات

اسپات از فناوری‌هایی مانند شبکه Rajant ES1 برای ارتباطات بی‌سیم در محیط‌های بدون LTE بهره می‌برد. بار SPOT Core I/O امکان افزودن حسگرهای تخصصی مانند میکروفون و دوربین‌های پیشرفته را فراهم می‌کند. ایستگاه شارژ خودکار اسپات، عملیات مداوم را بدون دخالت انسان تضمین می‌کند. یادگیری تقویتی در به‌روزرسانی‌های 2024، پایداری اسپات را در زمین‌های ناهموار بهبود بخشید. این فناوری‌ها، همراه با API باز، اسپات را به پلتفرمی انعطاف‌پذیر برای توسعه‌دهندگان و صنایع تبدیل کرده‌اند.

تأثیر اسپات بر بهره‌وری صنعتی

اسپات با اتوماسیون بازرسی‌ها و کاهش زمان خرابی، بهره‌وری صنعتی را افزایش داده است. در کارخانه میشلن لکسینگتون، اسپات در شش ماه اول 72 دستور کار تعمیراتی ایجاد کرد. در BMW Hams Hall، داده‌های اسپات به بهبود دوقلوی دیجیتال و بهینه‌سازی فرآیندها کمک کرد. این ربات با کاهش نیاز به حضور انسان در محیط‌های خطرناک، هزینه‌های ایمنی و عملیاتی را کاهش داده و به شرکت‌ها امکان داده‌محوری در تصمیم‌گیری‌ها را داده است.

چالش‌های عملیاتی اسپات

با وجود قابلیت‌های پیشرفته، اسپات محدودیت‌هایی دارد. در زمین‌های بسیار ناهموار، الگوریتم‌های آن ممکن است به‌سرعت کافی واکنش نشان ندهند، همان‌طور که در آزمایش‌های National Highways در امتداد M5 مشاهده شد. عمر باتری 90 دقیقه‌ای برای مأموریت‌های طولانی‌مدت محدود است، اگرچه ایستگاه شارژ خودکار این مشکل را تا حدی برطرف می‌کند. هزینه اولیه 74,500 دلار و نیاز به آموزش برای اپراتورها نیز می‌تواند مانعی برای پذیرش گسترده باشد. با این حال، به‌روزرسانی‌های مداوم این چالش‌ها را کاهش می‌دهند.

منبع: ابرار صنعتی