ملخص مُولَّد بواسطة الذكاء الاصطناعي: تم اعتماد طلب شركة Yushu Technology للاكتتاب الأولي في سوق شينغهوا للتقنية الفائقة، حيث تطورت الروبوتات من دوران المنديل إلى القفزات الهوائية والفنون القتالية في حفل رأس السنة القمرية، كما كسرت روبوتات شركات الهواتف سجل نصف الماراثون البشري. تحلل المقالة بالتفصيل الأنظمة المادية الأربعة للروبوتات: الهيكل، المفاصل، المستشعرات، والأنظمة الكهربائية والحسابية. تطورت مواد الهيكل من الفولاذ إلى سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم والتيتانيوم، مع ضرورة تحقيق توازن بين التخفيف والمقاومة للصدمات؛ يعد المحرك هو المكون الأغلى تكلفةً، حيث يشكل حوالي 51٪، وينقسم إلى محركات دوارة وخطية، ويتضمن أجزاء دقيقة مثل مخفضات، محركات، مسامير ملولبة، ومشفرات؛ تشمل المستشعرات IMU، الكاميرات، رادار الليزر، وأنظمة اللمس؛ وتستخدم الشرائح بنية "الدماغ + الدماغ الصغير". تشير المقالة إلى أنه على الرغم من تداخل أكثر من 80٪ من المكونات مع سلاسل توريد الهواتف والسيارات، فإن التحدي الحقيقي يكمن في التكامل على مستوى النظام، والتوازن الهندسي، والاتساق في الإنتاج الضخم، حيث يُعد نضج سلسلة التوريد عاملًا حاسمًا في تطور الروبوتات.

مؤلف المقال، المصدر: 36氪

مشكلة "الجسد" للروبوتات البشرية

في 1 يونيو، نجح طلب شركة يو شو للتكنولوجيا للإدراج في سوق كي سكاي من خلال مراجعة لجنة مراجعة الإدراج في بورصة شنغهاي. وقبل وقت قصير، أطلقت شركة يو شو أول مركبة ميكانيكية قابلة للتحول تُستخدم لنقل البشر. كم تبقى من المسافة حتى تصبح الروبوتات حقيقة ملموسة؟

في حفل رأس السنة القمرية العام الماضي، كانت الروبوتات ما تزال تدور المناديل وتؤدي رقصة يانغغه، أما هذا العام، فقد تطورت مباشرة إلى قفزات هوائية وفنون قتالية صعبة. اليوم، حتى الروبوتات التي تصنعها شركات الهواتف الذكية تستطيع كسر سجلات البشر على الحصان نصف المُرتفع. لماذا تطورت الروبوتات نفسها بهذه السرعة الكبيرة خلال العامين الماضيين؟

لفهم أعمق لتطور كيان الروبوتات، قمنا بزيارة بعض الشركات الرائدة في مجال الروبوتات، كما تحدثنا مع بعض الخبراء في الصناعة: ما هي التحديات الحقيقية في تصنيع الروبوتات؟ هل عتبة تصنيع الروبوتات منخفضة حقًا؟ وما هي حواجز الدخول الحقيقية لشركات الروبوتات؟

في هذه المقالة، سنفكك بالتفصيل أجزاء الروبوت المختلفة، ونثق أنه بعد قراءتك الكاملة، ستتمكن من تجميع روبوت خاص بك بنفسك.

01 مواد الهيكل: التوازن بين التخفيض في الوزن ومقاومة الصدمات

تتنوع أنواع المكونات المادية في الروبوتات، ويمكننا تقسيمها بشكل تقريبي إلى أربعة أنظمة: الهيكل العظمي الذي يدعم البنية بأكملها، والمفاصل التي تُحرك حركة الهيكل، والمستشعرات التي تُدرك البيئة، والنظام الكهربائي والحاسوبي الذي يُوجه الجسم. سنبدأ بالهيكل العظمي.

إذا اصطدمت سيارة تسير بسرعة 60 كم/ساعة بدمية افتراضية، فستطير الدمية بعيدًا بسبب قوة التأثير الهائلة وتنكسر إلى أجزاء. أما بالنسبة للروبوتات الشبيهة بالإنسان، فإن تحمل مثل هذه القوى التأثيرية أصبح جزءًا من "الروتين اليومي".

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

عندما يقوم الروبوت بالانقلاب الهوائي، فإن التسارع الذي يتعرض له عند لمس الأرض يبلغ عشرات g، وقد يكون أعلى من التسارع في السيارات أو المركبات الفضائية، ويشبه تسارع اصطدام السيارة بالجدار.

هذا يطرح تحديًا على مواد هيكل الروبوت: يجب أن يكون خفيفًا بما يكفي للانقلاب، وفي نفس الوقت قويًا بما يكفي لتحمل هذا التأثير الهائل، وإلا فقد تتطاير الأجزاء أثناء الانقلاب. لذا فإن أول تحدي للروبوت هو استكشاف مواد الهيكل العظمي.

الروبوت الكامل الحجم الأول في العالم، WABOT-1، كان مصنوعًا بشكل رئيسي من الفولاذ ووزنه بلغ حوالي 160 كيلوجرامًا، لذا ربما كان قفزته واحدة ستُحدث حفرة في الأرضية، ناهيك عن القيام بدورات هوائية.

لاحقًا، من ASIMO من هوندا، وإصدار Atlas الهيدروليكي المبكر من بوسطن ديناميكس، إلى أول نسخة من特斯拉Optimus، أصبح الألومنيوم هو الخيار السائد، وكثافته تساوي ثلث كثافة الفولاذ.

الصناعة بدأت الآن في استكشاف مواد إضافية، مثل سبائك المغنيسيوم، التي يكون كثافتها أقل بثلث مقارنة بالألمنيوم، وتُستخدم أحيانًا سبائك التيتانيوم الأقوى في المناطق التي تتعرض لصدمات متكررة، مثل الركبة والكاحل.

من المثير للاهتمام أن هذه الهياكل الصلبة تتحمل الصدمات للروبوتات، لكن الموردين يبدو أنهم يكسبون فقط "أجراً شاقاً".

المدير السابق للمشتريات في شركة روبوتات

بعد طرح محتوى المعدن نفسه ونفايات التخلص منها، فإن النسبة (ratio) في السعر النهائي للهيكل تكون منخفضة جدًا. يُباع الهيكل النهائي بسعر تكلفة المعدن زائد تكلفة التصنيع، وأغلب التكلفة لا تزال في المعدن داخله، ولا يمكن تخفيضه. تكلفة التصنيع لا تزال ضمن النطاق المعقول، وعند زيادة الكمية، ستقترب تكلفة التصنيع من مستوى منخفض جدًا، لأنه لا يوجد عوائق كبيرة.

بالإضافة إلى هذه العظام الأساسية، يمكن تقسيم أجزاء هيكل الروبوت إلى فئتين:

نوع واحد هو قطع الزينة والحماية، تُستخدم أساسًا على الصدر والظهر والرأس، وتتنوع المواد من البلاستيك وTPU الاصطناعي إلى الأقمشة، وتهدف أساسًا إلى تقليل التآكل وتحسين الإحساس باللمس. على الرغم من أن بعض الروبوتات تبدو ذات هيكل معدني، إلا أنها في الواقع تمتلك غلافًا من البلاستيك مغطى بطلاء معدني.

الفئة الأخرى هي الجلد الاصطناعي الذي يشبه البشر، والذي يجب أن يكون ملمسه كجلد الإنسان ويحتوي على مستشعرات لمس مزروعة تحت الجلد.

خارج الهيكل العظمي والجلد، فإن المفاصل هي ما يجعل الروبوتات تؤدي حركات فائقة الصعوبة، وهي أيضًا الجزء الأكثر تكلفة والأكثر كثافة تقنيًا والأكثر غنى بالقصص في كامل مكونات الروبوت المادية.

02 تفكيك المُنفِّذ: المفاصل هي الجزء الأكثر تكلفة والأصعب

لقد رأى الجميع بالتأكيد العديد من الفيديوهات للروبوتات وهي ترقص أو تفعل قفزات، وهذا يتم من خلال التقاط حركات الإنسان أولاً، ثم تدريب النموذج وتطبيقه على حركات الأطراف.

قبل عدة سنوات، عندما شاهدنا أطلس من Boston Dynamics يفعل قفزة قفزة، كنا نشعر بالدهشة، لكن الآن ربما يرى الجميع ذلك كأمر معتاد، والسبب وراء ذلك هو أن مفاصل الروبوتات مرّت بتحول من الأنظمة الهيدروليكية إلى المحركات.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

في الماضي، لم نكن نستطيع صنع مفاصل بهذا المستوى الممتاز؛ كانت أداء المفاصل في ذلك الوقت ضعيفة جدًا، وكان من الصعب جداً أداء القفزات الهوائية. لكن في السنتين الأخيرتين، شهدت تقنية المفاصل تقدماً هائلاً جداً.

تُعرف المفاصل في الصناعة باسم المحركات، وتنقسم بشكل رئيسي إلى محركات دوارة ومحركات خطية، وسنبدأ أولاً بمثال الكتف لنتعرف على كيفية تحريكها للجسم.

يتمتع الكتف بثلاثة درجات من الحرية: التأرجح للأمام والخلف، الرفع لأعلى وأسفل، والدوران الداخلي والخارجي، وتُعرف هذه الحركات باسم الالتواء (pitch) والانقلاب (roll) والانحراف (yaw). وبما أن هذه الحركات هي في جوهرها دورانية، فإن مزيج من ثلاثة محركات دورانية يسمح للذراع بالحركة بحرية في الاتجاهات الثلاثة X وY وZ.

عند مفصل الركبة، عادةً ما يكون هناك درجة واحدة فقط من الحرية، لذا يمكن استخدام محرك دوار أو محرك خطي؛ المحرك الخطي يعمل مثل العضلات البشرية، من خلال التمدد لدفع حركة العظم العلوي والسفلي.

وأداء حركة قصوى يتطلب تعاونًا دقيقًا بين عشرات المحركات في الجسم كله؛ أي تأخير في الاستجابة أو انحراف طفيف في القوة سيؤدي إلى السقوط.

ما هي البنية داخل هذه المحركات؟ كل من المحرك الدوار والمحرك الخطي يحتوي على نظام خدمة مكون من محرك، مشفر، محرك، ومستشعرات، وأكبر فرق بينهما هو أن المحرك الدوار هو محرك خدمة مع مخفض، بينما المحرك الخطي هو محرك خدمة مع برغي.

نبدأ أولاً بالمخفض.

ربما سمعت عن هذا الجهاز: عندما يدور الترس الأول 10 دورات، يدور الترس الثاني دورة واحدة فقط، والترس الثالث 0.1 دورة، وبإجمالي 100 ترس، وهكذا دواليك، إذا أردت أن يدور الترس الأخير دورة واحدة، فسيحتاج الترس الأول إلى الدوران بعدد غوغل (Googol) من الدورات، أي 1 متبوعًا بـ 100 صفر، مما يتطلب طاقة تتجاوز مجموع طاقة الكون بأكمله.

هذا عبارة عن مُخَفِّف كبير، وهو في جوهره عِصا رافعة ضخمة، تُضحي بالسرعة مقابل القوة. لماذا تحتاج مفاصل الروبوتات إلى مُخَفِّف؟

بما أن المحركات مصممة بشكل طبيعي لـ"السرعة العالية والعزم المنخفض": يمكنها بسهولة تحقيق سرعات تصل إلى آلاف الدورات في الدقيقة، لكن العزم الناتج يكون صغيرًا نسبيًا. بينما تحتاج مفاصل الروبوتات إلى تحكم دقيق، فمن الصعب جدًا جعل المحرك يدور ببضع درجات فقط مع القدرة على رفع أشياء ثقيلة جدًا، لذا نحتاج إلى تقليل السرعة لخفض عدد الدورات وزيادة العزم. وكلما زادت نسبة التخفيض (أي نسبة التروس)، انخفضت السرعة أكثر، وزاد العزم الناتج.

هناك ثلاثة أنواع من المخفضات الأكثر استخدامًا في الصناعة: المخفض الكوكبي، والمخفض التوافقي، والمخفض RV. سنستخدم نموذجًا لتوضيح ذلك لكم.

أولاً، مُخَفِّفُ الكواكب، اسمه وصفي جداً: يُوصَل المحرك بالgear المركزي، الذي يُدير ثلاث عجلات كوكبية، ثم تُدير العجلات الكوكبية gear الخارجي الكبير، تمامًا كما تدور الكواكب حول الشمس. إنه صغير الحجم وذو تكلفة منخفضة، لكنه يوفر تخفيضًا صغيرًا، وبالتالي يُنتج عزم دوران أقل عند نفس عدد دورات المحرك، لذا يُستخدم غالبًا في مفاصل اليد.

عند الحاجة إلى قوة أكبر، يتم استخدام مُخَفِّف التوافقي. يقع في مركزه جهاز الموجة، الذي يُشكّل العجلة المرنة ذات الطبقات إلى شكل بيضاوي، وعادةً ما يختلف عدد أسنان العجلة المرنة عن عدد أسنان العجلة الصلبة الثابتة الخارجية بأسنان اثنتين فقط، وتكون هناك منطقتان متناظرتان فقط بين العجلة المرنة والعجلة الصلبة متلامستين، وبالتالي، عندما يدور جهاز الموجة في المركز دورة واحدة، تدور العجلة المرنة بأسنان اثنتين فقط، مما يسمح بتحقيق نسبة تخفيض كبيرة جدًا.

يتميز مُخفض التوقيع الهارموني بعزم دوران عالٍ ودقة عالية، ويُستخدم غالبًا في مفاصل المرفق والكتف للروبوتات لتحقيق تحكم دقيق في الذراع.

كما ذُكر سابقًا، فإن القوى التي يتعرض لها الروبوت أثناء القيام بقفزة ظهرية تكافئ تصادم سيارة، مما يشكل تحديًا كبيرًا لمُخفضات السرعة في المناطق المحددة، لكن البنية المرنة لمُخفضات التوافقيّة تعني ضعف مقاومتها للصدمات، وهنا يصبح استخدام مُخفضات RV ضروريًا.

يتكون مُخَفِّف RV من عتاد كوكبي من الدرجة الأولى وعتاد دائرية إبرية من الدرجة الثانية، وبعد تخفيض السرعة في المرحلة الأولى، يُحرك المُحَوَّل المُنحَنِي القرص الدائري للحركة المُنحَنِية، حيث يُتوافق القرص الدائري مع الإبر المثبتة على الغلاف، مما يدفع الغلاف للدوران.

هذا لا يوفر فقط نسبة تقليل كبيرة، بل نظرًا لأن قرص التباين يحتوي على عدة أسنان تتوافق في نفس الوقت، فإن الصلابة عالية والمقاومة للصدمات أقوى، ويُستخدم غالبًا في مفاصل الورك والركبة والخصر في الروبوتات التي تتطلب مقاومة للصدمات.

المُخَفِّف هو جزء دقيق جدًا، وصعوبة تصنيعه عالية، كما أنه من الصعب ضمان الاستقرار على المدى الطويل بسبب التآكل المستمر، وهو أصعب جزء في المفصل بأكمله.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

عند التصنيع والاستخدام بكميات كبيرة، تتطلب دقة التروس واستقرارها على المدى الطويل مستويات عالية جدًا. على سبيل المثال، إذا حدثت أصوات غير طبيعية متنوعة أو انخفاض في الأداء بعد 1000 ساعة من التشغيل، فقد يصعب على خوارزميات التحكم في الحركة تعديل ذلك، مما يظهر على الروبوت بأنه لم يعد يمشي بنفس الطريقة الجيدة السابقة، بل قد يبدأ في المشي بشكل متزايد الانحراف.

قد تحتاج الروبوتات إلى أداء حركات متطرفة، وقد تسقط نفسها، وهذه الصدمات قد تتسبب في تلف هذه التروس الصغيرة داخلها. كيف يمكننا تصميم تروس تتمتع بأداء عالٍ، وتكلفة منخفضة، وتعمل لفترات طويلة دون مشاكل، وفي نفس الوقت تتحمل الصدمات عند السقوط ولا تتلف بسهولة؟ إنها مثلث مستحيل يمثل تحديًا كبيرًا.

ببساطة، صنع مُخَفِّف سرعة واحد ليس صعبًا، الصعوبة تكمن في صنع عشرة آلاف مُخَفِّف سرعة بخصائص متسقة ومتينة.

بعد ذلك، نلقي نظرة على المشغل الخطي ومكونه الأساسي — البرغي.

يمكن القول إن المحرك الخطي هو الأكثر شبهاً بالعضلات البشرية؛ فعندما نحرك أذرعنا بهذه الطريقة، لا تكون المفاصل هي التي تدور بشكل نشط، بل العضلات التي تربط العظام في الطرفين هي التي تنقبض. لذا، فإن المحرك الخطي يقوم بحركة واحدة فقط، وهي الدفع والسحب.

تستخدم بعض الروبوتات مشغّلات خطية في مفاصل الركبة، من خلال الدفع والسحب لمحاكاة حركة عضلات الركبة البشرية. عندما يتم دمج عدة مشغّلات خطية عبر هيكل محدد، يمكن تحقيق دوران المفصل. يتم تطبيق هذا النوع من الحركة في مناطق مثل المعصم والكاحل.

لصنع مشغل خطي، فإن أبسط طريقة هي استخدام نظام هيدروليكي؛ حيث كانت الإصدارات القديمة من أطلس من بوسطن ديناميكس تعتمد بشكل رئيسي على الأسطوانات الهيدروليكية الخطية، وهي تتميز بمزايا مثل القدرة العالية على التفجير، ومقاومة الصدمات، وكثافة الطاقة العالية. لماذا الإصدارات القديمة؟ لأن الإصدارات الحديثة انتقلت أيضًا إلى الدفع بالمحركات الكهربائية، وذلك أساسًا لأن الأنظمة الهيدروليكية معقدة، وسهلة التسرب، ودقتها في التحكم أقل من المحركات الكهربائية.

لكن المحرك يمكنه الدوران فقط، ولإنتاج حركة خطية، يحتاج الأمر إلى "محول" آخر، وهو مسمار القيادة.

يحتوي محور المسمار على خيط، وعند دورانه يحرك المسمار للحركة الخطية، وهذه العملية تشبه تثبيت البرغي. لخفض الاحتكاك، يتم إدخال كرات داخل المسمار، وهذا ما يُعرف بالمسمار الكراتي. وفي بعض الحالات، تُستبدل الكرات بأسطوانات، مما يطيل العمر الافتراضي، ويزيد من القدرة على التحمل، ويعزز الصلابة، وهذا ما يُعرف بالمسمار الأسطواني الكوكبي. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام بعض أنواع المسامير على شكل T.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

ما يُستخدم حاليًا على نطاق واسع هو مسمار اللفائف، والذي يتطلب دقة تصنيع عالية جدًا، كما يجب أن تكون الاتساقية ممتازة على طول مسار طويل جدًا؛ فإذا كانت هناك أي عيوب في المنتصف، فسيشكل ذلك تحديًا كبيرًا لخوارزميات التحكم بين الآلات المختلفة.

يُستخدم أحيانًا مُخَفِّف سرعة مع بعض المُنَفِّذات الخطية لزيادة عزم الدوران الناتج عن المحرك. لكن حاليًا، تُستخدم المُنَفِّذات الخطية بشكل أقل في الصناعة، وذلك لثلاثة أسباب رئيسية: أداء ديناميكي ضعيف، صعوبة التصنيع، وارتفاع التكلفة.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

حاليًا، أكثر المكونات التي تُنتج بكميات كبيرة في الصناعة هي المفاصل الدوارة. هناك أيضًا بعض تطبيقات المحركات الخطية في الصناعة، وتميزها بأنها تستطيع تحمل أحمال أكبر، وفي بعض الحالات، تحتفظ بوضعية مستقرة حتى عند انقطاع التيار الكهربائي، حيث يمكنها القفل الذاتي. لكننا نرى أن عيوبها تكمن في أن أدائها الديناميكي قد يكون أضعف قليلاً، نظرًا لكبر حجم الحمل ونسبة التخفيض العالية، مما يؤدي إلى حركات أقل رشاقة. كما أن هناك صعوبة كبيرة في تصنيعها بكميات كبيرة وبتكلفة منخفضة، لذا في الوقت الحالي، نرى أنها غير مناسبة للتجارة الواسعة النطاق. فبما أن استخدامها قليل حاليًا، وكميات الشحن منخفضة، وتم التحقق منها في سيناريوهات العملاء بشكل محدود، فإن تكلفتها لا تزال مرتفعة جدًا.

بعد الحديث عن النقل، دعونا نتحدث الآن عن القوة نفسها، أي المحركات وأنظمة الخدمة.

المحركات المستخدمة بشكل شائع في جسم الروبوت هي محركات عزم بدون إطار، والتي مقارنةً بالمحركات التقليدية، تخلو من الغلاف والمحامل، وتحافظ فقط على المكونات الأساسية، وذلك لتقليل الحجم قدر الإمكان، مما يسمح بتضمينها مباشرة داخل المفاصل.

اليد المرنة خاصة، وتستخدم محركات كأس فارغة أصغر حجمًا، وبالتالي فإن قوة الإخراج أقل أيضًا. إن صعوبة اليد المرنة أعلى حتى من صعوبة جسم الروبوت بأكمله.

تكمن صعوبات المحرك الجسدي في ثلاثة جوانب رئيسية: الكفاءة الطاقية والتبريد، والحجم، واستقرار الأداء. دعونا نبدأ أولاً بالكفاءة الطاقية والتبريد.

تنتج الأجهزة الإلكترونية حرارة لا مفر منها، وعند تراكم الحرارة بشكل مفرط وتجاوزها النطاق الطبيعي للعمل، تنخفض الأداء، لذا فإن كفاءة المحرك، أي كمية الطاقة التي تُستخدم فعليًا في أداء العمل، تصبح ذات أهمية خاصة؛ فبمجرد حدوث ارتفاع في درجة الحرارة، يضطر النظام التحكمي إلى خفض القدرة، مثلًا عندما تُنفّذ قفزة هوائية جزئيًا فجأة "تضعف الساقان" وتسقط على الأرض.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

العينات الأولى التي قمنا بها سابقًا، ربما خلال 10 دقائق فقط، كان يمكن تنفيذ هذه الحركات القصوى مرة واحدة فقط. بعد أداء منحنيات الأداء مثل السرعة والعزم مرة واحدة، تتغير كلها بالكامل، وقد يكون السبب هو التسخين الداخلي، وفي هذه الحالة يجب أولاً تبريد مهاراته، وانتظار انخفاض درجة الحرارة قبل الاستمرار. مشكلة كبيرة أخرى هي كفاءة الطاقة، أي كمية الطاقة المدخلة التي تتحول إلى حرارة؛ على سبيل المثال، إذا كانت 5%، فهذا يختلف بشكل هائل عن 3%. كل هذه العوامل تقيّد الأداء، حتى لو كانت قدراتي في الأجهزة قوية جدًا، فلا أجرؤ على رفع الأداء أكثر من ذلك.

بين 3% و5% قد يبدو الفرق صغيرًا، لكن يجب الانتباه إلى أن تسخين المحرك ليس خطيًا.

عندما تقوم المفاصل بحركة قصوى، قد يكون التيار اللحظي ثلاثة إلى خمسة أضعاف المعتاد، وكمية الحرارة الناتجة تصل إلى تسعة إلى خمسة وعشرين ضعفًا الحالة المقدرة. هذا يعني أن سرعة تراكم الحرارة تفوق بكثير الحد الأقصى لقدرة المفصل على التخلص من الحرارة بشكل سلبي. عند أداء قفزة هوائية واحدة، قد يرتفع درجة حرارة المفصل فجأة من زيادة حرارية قدرها 10 درجات إلى 50 درجة. لذا، بعد الانتهاء من الحركة، يجب أن تبرد المحركات حتى يتمكن الروبوت من تنفيذ الحركة التالية.

لتحسين كفاءة المحرك، يجب التركيز على مواد المحرك، وتقنية لف السلك، وتصميم الهيكل، وسنوضح ذلك هنا بالتفصيل.

حاليًا، يعتمد تبريد العديد من المفاصل بشكل رئيسي على التبريد السلبي، نظرًا لاستخدام هيكل الجهاز لكمية كبيرة من المعدن، ويمكن تصوره كمُشعِّع حراري ضخم؛ فقط المفاصل التي تعمل بقدرة عالية جدًا، مثل الأرجل، تُضاف إليها أنظمة تبريد بالهواء أو السائل إضافية.

وستجلب إضافة تدابير تبريد إضافية تحديًا ثانيًا، وهو قيود الحجم.

يقوم المهندسون بمحاولة تقليل حجم محركات المفاصل قدر الإمكان، وذلك من أجل تقليل الوزن وخفض التكلفة، ولكن الأهم من ذلك أن الحجم الأكبر يعني عزم دوران أكبر، مما يجعل تغيير حالة الحركة أكثر صعوبة.

على سبيل المثال، عندما تدور حبلًا، كلما كان الحبل أقصر، زادت سرعة الدوران؛ وإذا طال الحبل، فستتباطأ السرعة، وستحتاج إلى وقت توقف أطول عندما تريد التوقف.

الصعوبة الثالثة هي ما إذا كانت الأداء مستقرًا، أي عند إدخال كم من التيار إلى المحرك، كم عدد الدورات، وما هو العزم الذي يمكن إنتاجه، ويُعرف هذا في الصناعة باسم منحنى TN. وهذا يؤثر على خوارزميات التحكم في الروبوت.

على سبيل المثال، عند المرور عبر طريق غير مستوٍ، يشعر مستشعر العزم الستة الأبعاد على الكاحل بالتقلبات، وللحفاظ على التوازن، يجب ضبط التيار ديناميكيًا للتحكم في عزم المحرك. إذا كانت منحنى TN غير مستقر، فقد تظل الأوامر الصادرة من النظام التحكمي هي نفسها، لكن عزم المحرك الناتج ينحرف، مما يؤدي إلى السقوط.

كما أن منحنى TN له تأثير كبير على تدريب الخوارزمية، لأن الروبوتات تُدرّب أولاً في نظام المحاكاة، وإذا كان منحنى TN في نظام المحاكاة يختلف كثيرًا عن الواقع، فسيؤدي ذلك إلى انحراف في الأداء الفعلي.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

سأقوم بإدخال منحنى إلى نظام المحاكاة، وفي الواقع، يمكن لهذا المحرك تحقيق هذا المنحنى أو حتى تجاوزه، وبالتالي يمكنه تنفيذ الأداء المطلوب والحركات المرغوبة. إذا كان العكس صحيحًا، أي أنه يعمل بشكل جيد عند السرعات المنخفضة، لكن أدائه ينخفض عند ارتفاع السرعة، فهنا سيكون من المستحيل بالتأكيد تنفيذ بعض الحركات القصوى، لأن بعض أصعب الحركات تتطلب سرعة شديدة الارتفاع مع قدرة انفجارية عالية جدًا.

لضبط عدد دورات المحرك بدقة، تحتاج أيضًا إلى نظام خدمة، يتكون بشكل رئيسي من مشفر، ومحرك، وأجهزة استشعار.

يُستخدم المشفر لقياس زاوية وسرعة وموقع دوار المحرك، ليعرف النظام الحالة الحالية للمحرك.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

The encoder is actually crucial; because robots have reducers, dual encoders are required to know the positions of both the input and output ends for more precise control.

يقوم المحرك بضبط الجهد والتيار المُقدَّم للمحرك بناءً على ملاحظات المشفر وتعليمات التحكم القادمة من "المخيخ".

توجد أنواع عديدة من المستشعرات، مثل مستشعرات العزم التي تقاس عزم الدوران الناتج، ومستشعرات الحرارة التي تقاس درجة حرارة المحرك لمنع التسخين المفرط، إلخ.

هذه هي المكونات الأساسية في المحرك، وسنتناول الآن المحرك ككل، ولماذا هو العامل الرئيسي في خفض التكاليف؟ ما الفرق بين التطوير الذاتي والشراء؟

وفقًا لحسابات بنك أمريكا، فإن المحرك هو أكثر مكونات الروبوت تكلفة، ويشكل حوالي 51%.

المدير السابق للمشتريات في شركة روبوتات

سواء كان ذلك يدًا أو محركًا، فإن المحرك (motor) والتحكم (control)، أي عضلاتك (الناقلون)، أغلى من عظامك، ومن عينيك (المستشعرات)، ودماغك (الرقاقة)، بما في ذلك قلبك (البطارية).

لذلك، فإن المُنفِّذ هو المفتاح الرئيسي لخفض التكاليف عند الإنتاج الضخم في المستقبل، وأهم عامل في ذلك هو أن سلسلة التوريد الصينية شديدة التنافسية جدًا، حيث يمكن الآن العثور على بدائل محلية لقطع كانت تتطلب معالجة دقيقة من مصانع في دول أخرى.

مثل وولونغ للدفع الكهربائي، لودي هيهوا للخافضات، شوانهوان ترانسميشن، زونغدا ديده، وغيرها، بل وحتى شركات تقدم مُنفِّذات كاملة مباشرة، مثل سانهوا زهيكونغ وتوبو.

بما أن هناك مُنفّذين جاهزين متاحين في السوق، لماذا تبذل شركات الروبوتات الجهد والوقت لتطويرها بنفسها؟ دعونا نقارن بين هذين النموذجين.

إذا تم شراء المنتجات الجاهزة، يمكن تقليل تكاليف البحث والتطوير وزيادة كفاءة التطوير، لكن تكاليف المواد ذات الصلة ستكون أعلى، وسيكون من الصعب تخصيصها وفقًا لاحتياجاتك، كما أن الأداء سيكون أقل قليلاً.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

لا تقدم معظم الشركات (المُنفِّذة) لك تصميمًا مخصصًا لما تريده، بل تبيعك قطعًا قياسية، وتكاليفها نسبيًا أعلى. إذا كانت شركة ما لديها فريق داخلي صغير وخبرة محدودة في المكونات، فمن الأفضل بالتأكيد شراء الحلول الجاهزة من آخرين، مما يسمح لك بإنتاج هذا المنتج بسرعة أكبر.

إذا تم التطوير داخليًا، فسيكون من الممكن مواءمة الاحتياجات والخوارزميات بشكل أفضل مع أداء أقوى، ولكن ذلك يتطلب جهدًا كبيرًا في التطوير.

اختيار أي مسار يعتمد أكثر على حجم الشركة والتكاليف، ووفقًا لاستطلاعنا، فإن الشركات الروبوتية الرائدة حاليًا لا تزال تميل إلى التطوير الذاتي، بل وتشارك أحيانًا في التصميم لدى الموردين.

لذلك، مفاصل الروبوت ليست مجرد تجميع للأجزاء، بل يجب تحقيق توازن بين القوة والدقة والمتانة والتكلفة والوزن في حجم صغير جدًا، ويمكن اعتبارها الجزء الأكثر صعوبة في الجسم بأكمله، وذلك بسبب كونها صناعة ناشئة، حيث لم تكن سلسلة التوريد ناضجة من قبل، وكل الجميع في مرحلة الاستكشاف.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

(في البداية) كانت العديد من معدات خطوط الإنتاج غير موجودة في الصناعة، وكان علينا تصميم (إنتاج) المعدات بأنفسنا.

لا يكفي أن تكون المفاصل قوية، فكيف للروبوت أن يعرف كيف يثبت قدميه؟ كيف يُدرك العالم؟ دعونا نتحدث عن المستشعرات.

الروبوتات الحالية نادرًا ما تسقط، بغض النظر عن تدخل البشر، ولتحقيق هذا التوازن، يجب الاعتماد على مستشعرات متعددة داخل الجسم من الناحية المادية.

من ناحية أخرى، هناك نظام خدمة المحرك المذكور سابقًا، والذي يكتشف في الوقت الحقيقي الموضع الحالي والقوة المؤثرة على كل مفصل من خلال المشفرات ومستشعرات العزم داخل المفاصل، ثم يعدل الإخراج بمعدل آلاف المرات في الثانية.

من ناحية أخرى، فإن الشعور بـ"الأطراف" وحده غير كافٍ، فكما يحتاج الإنسان إلى نظام القناة شبه الدائرية في الأذن الداخلية للاستشعار بالانحياز والدوران، فإن هذا الجزء في الروبوتات هو وحدة قياس التسارع والدوران (IMU).

IMU شائع جدًا، على سبيل المثال، عندما تدور هاتفك، فإن الشاشة تدور معه بفضل IMU.

IMU هو مزيج من عدة مستشعرات، وأهم عنصرين هما: مقياس التسارع، الذي يقيس التسارع على المحاور الثلاثة XYZ، وجدول الدوران، الذي يقيس السرعة الزاوية على المحاور الثلاثة: الانحياز، والانحراف، والالتواء. بالإضافة إلى ذلك، يضيف IMU مقياس المغناطيسية، والذي يعمل كبوصلة إلكترونية للضبط.

بدمج هذه البيانات، يمكن للـ IMU أن يشعر بحالة حركة الروبوت في الوقت الحقيقي؛ فعندما ندفعه، يكتسب الجسم تسارعًا فوريًا ويميل إلى الأمام والخلف والجانبين، وبعد اكتشاف هذا التغيير، يرسل الـ IMU البيانات إلى "المخيخ" لحساب كمية العزم التي يجب زيادتها أو تقليلها في كل مفصل، ثم يعيد الجسم إلى وضعه الطبيعي. يُستخدم هذا المكون بكثرة في الهواتف والسيارات وغيرها، لذا فإن التقنية والتطبيقات المتعلقة به ناضجة نسبيًا.

الوقاية من السقوط تعتمد على وحدة قياس التسارع والاتجاه (IMU)، أما بالنسبة للحركة اليومية، فإن الوقاية من التصادم هي الأهم، وأكثر ما يعتمد عليه نظام تجنب العوائق هو النظام البصري.

عين الروبوت، مشابهة جدًا لقيادة السيارات ذاتية القيادة، لكنها ليست متطابقة تمامًا. الحل الشائع هو دمج متعدد المستشعرات يشمل الكاميرا والليدار والرادار المليمتري. الاستثناء الوحيد هو تيسلا أوبتيموس، حيث يُعرف أن ماسك متمسك تمامًا بالرؤية الصرفة، ويستخدم الكاميرات فقط.

في استخدام المستشعرات، فإن الروبوتات تشبه السيارات إلى حد كبير، كما أن العديد من الموردين انتقلوا من سلسلة توريد السيارات. ومع ذلك، على الرغم من أن المستشعرات هي نفسها، فإن المواصفات الفعلية تختلف بشكل كبير، وسنأخذ رادار الليزر الأغلى كمثال.

أولاً، متطلبات القياس المختلفة. السيارات تحتاج إلى السير على الطرق السريعة، لذا تحتاج الليدار إلى رؤية العقبات على بعد 150-200 متر. أما الروبوتات فتنشط بشكل رئيسي في الأماكن المغلقة، ويكفيها 10-20 مترًا. ويعني قصر مسافة القياس أن قدرة الليدار وحجمه وتكلفته يمكن أن تكون أقل أيضًا.

ثانيًا، كثافة نقطة السحابة وطريحة المسح مختلفة. السيارات تتعرف على السيارات والأشخاص والعوائق، وهي جميعها أشياء كبيرة، لذا يمكن أن تكون كثافة نقطة السحابة أقل، لكن الروبوتات تحتاج إلى التقاط مفك البراغي على الطاولة أو التقاط العملات المعدنية من الأرض، وهي جميعها أشياء صغيرة، لذا تحتاج إلى كثافة أعلى لنقطة السحابة.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

نحن نرغب في أن تكون نقطة السحابة كثيفة جدًا، فنحن نستخدم حاليًا مسحًا غير متكرر، حيث إنك إذا وقفت في نفس المكان لفترة قصيرة، تصبح سحابة النقاط أكثر كثافة. وهذا ممتاز بالنسبة لنا، لأن روبوتاتنا غالبًا لا تقوم بعمليات مكثفة للغاية، بل تعمل ببطء مثل الإنسان، فالإنسان يؤدي العديد من المهام ببطء، بينما السيارات تتطلب متانة وفعالية فورية وتكرارية عالية جدًا.

الثالث هو اختلاف موقع التثبيت والحجم. يمكن للسيارة تثبيت الليدار على سقفها أو على الصدام، ولا يهم أن يكون الحجم أكبر قليلاً، لكن الجسم الصغير للروبوت يتطلب استخدام وحدات أصغر.

رابعًا، متطلبات الموثوقية مختلفة. على سبيل المثال، تعمل السيارات على مدار السنة في الهواء الطلق، لذا فهي تتطلب درجات حرارة عمل أعلى؛ بينما تتعرض الروبوتات لقوى صدمة أكبر، مما يتطلب متانة أعلى ضد الاهتزازات.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

في السابق، عندما كنت أعمل على معايير السيارات، كان الحد الأدنى المطلوب لرادار الليزر هو -40 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية، لكن في الروبوتات، على الأقل حاليًا، هذا غير ضروري تمامًا. لذا، هناك العديد من التصاميم المخصصة للموثوقية في السيارات، وهي تعتبر زائدة في الروبوتات. عندما تحدث حادثة سيارة، قد يصل التسارع إلى مستوى التسارع الذي تحققه الروبوتات أثناء أداء قفزة هوائية واحدة في الحياة اليومية، لذا فإن متطلباتنا للثبات تحت ظروف الاهتزاز عالية جدًا.

على الرغم من أن الليدار المستخدم في السيارات قد أصبح ناضجًا جدًا، إلا أن الليدار المستخدم في الروبوتات لا يزال في مرحلة مبكرة من الصناعة.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

نرغب في جعل الحجم أصغر، وكثافة نقطة النقاط أكبر، ومسافة الرؤية أقصر ولكن زاوية المجال (FOV) أوسع، وهذه المتطلبات لم تُلبَّ بعد.

على الكاميرا، وفقًا لما كشفه المسؤول السابق عن أجهزة الذكاء الاصطناعي في تسلا، فقد اختاروا كاميرات مخصصة للسيارات، لكن مسار التطوير الداخلي تغير مرارًا وتكرارًا.

ليو شيانغكو (كيري)

المسؤول السابق عن الأجهزة الخاصة بالذكاء الاصطناعي في تسلا

الخطة الحالية تعتمد على كاميرات السيارة بدقة 5 ملايين بكسل. كانت الخطة الأولى في البداية تستخدم العديد من الكاميرات، وكانت دقة البكسل مختلفة، حيث تم خفض معدل الإطارات وزيادة دقة البكسل. لماذا تم القيام بذلك؟ لأن إيلون طرح متطلبًا يفيد بأن الروبوت يجب أن يكون قادرًا على خياطة الخيط في الإبرة، وعندما حسبنا ذلك، وجدنا أنه لتنفيذ هذا المتطلب، يجب أن تتجاوز الدقة 15 مليون بكسل لرؤية هذا الأمر.

كما أن فريق البرمجيات أشار إلى أنه إذا تغيرت حتى البكسلات أو الكاميرا، فستزداد متطلبات إعادة تدريب النموذج، والوقت المطلوب، وحجم العمل بشكل كبير جدًا. ماذا نفعل إذا لم نستطع؟ لذا فكّروا في إضافة تركيز تلقائي إلى الكاميرا. لكن يبدو لاحقًا أن هذا قد لا يكون ضروريًا بالضرورة، لذا ظلّ الأمر متغيرًا دائمًا.

بعد ذلك، سنتحدث عن اللمس، ولتحقيق اللمس، هناك أربع طرق رئيسية:

الأكثر شيوعًا هو النوع المقاوم للضغط، الذي يحول الضغط إلى مقاومة لتغيير إشارة التيار، مثلما تُستخدم في الموازين الإلكترونية.

النوع الثاني هو السعة، حيث تفصل طبقتان علوية وسفلية بواسطة وسط مرن، وعند تطبيق ضغط، يقل المسافة بين الأقطاب، مما يغير قيمة السعة.

النوع الثالث هو الكهروضغطية، حيث يُنتج جهدًا كهربائيًا مباشرةً عند تطبيق قوة على المادة، مثل الجهاز الصغير الذي يُنتج شرارة في ولاعة السجائر.

النوع الرابع هو البصري، حيث يكون السطح مغطى بمادة مرنة تتشوه تحت الضغط ويتم التقاطها بواسطة كاميرا، وهي الطريقة الأكثر شعبية حاليًا.

اللمسة الأفضل هي ثلاثية الأبعاد، حيث يمكن ليس فقط الشعور بالضغط، بل أيضًا بالاحتكاك على السطح. على سبيل المثال، عندما نلتقط علبة كولا، تضغط اليد على الزجاجة وترفعها لأعلى، وإذا شعرت الأصابع بقوة احتكاك تجعل الزجاجة تنزلق، فستزيد قوة الضغط لتجنب السقوط.

لكن هذا يطرح أيضًا تحديات كبيرة على المواد والخوارزميات.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

أولاً، على مستوى المستشعر نفسه، لأنه في جوهره مكون من مواد، ومن الصعب جداً فصل أي مادة بشكل جيد في الثلاثة اتجاهات (XYZ)، لذا فإن الدقة تصبح أصعب بكثير مقارنة بالقوة أحادية الأبعاد، فكيف يمكن جعلها دقيقة؟ ثانياً، كيف يمكن دمج هذه البيانات المعقدة لللمس ثلاثي الأبعاد مع نماذج التشغيل؟ وهذا أيضاً صعب جداً، لأن كمية البيانات الحالية都非常 قليلة.

تحت هذه التحديات، لم تكن الروبوتات التي تم إنتاجها بكميات كبيرة في الصناعة سابقًا تُزود غالبًا بالحس اللمسية.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

في المنتجات التي سيتم إنتاجها بكميات كبيرة خلال عام 2025 بأكمله، يتم استخدام اللمس بشكل ضئيل جدًا، تقريبًا لا يوجد، ليس فقط لدينا، بل في الصناعة بأكملها يتم استخدامه قليلاً جدًا لأنه غير مستقر.

يجب التفكير في كيفية منعه من التشوه عند التقاط الأشياء على المدى الطويل، لأنه حتى لو تغير شكله قليلاً، فقد يتغير الإشارة الناتجة تمامًا. بالإضافة إلى ذلك، لا يجب أن يحدث انزياح في الأداء؛ لا يمكن أن تتلف الشكل أو الموقع، مع أن المادة يجب أن تكون لينة قليلاً ومتينة جدًا، وهذا في حد ذاته أمر متناقض.

لكن هذا العام، يبدو أن الأمور تغيرت قليلاً. أشار ضيفنا في المقابلة إلى أنه بحلول عام 2026، هناك أمل في الإنتاج الضخم، ثم يلي ذلك كيفية تحسين دمج نظام اللمس في جمع البيانات والتدريب. بشكل عام، لا يزال هذا القطاع في مراحله المبكرة جدًا، ونحن نتطلع إلى رؤية مزيد من التقدم في المستقبل.

بالإضافة إلى المستشعرات المذكورة أعلاه، يحتاج الروبوت إلى مستشعرات درجة الحرارة والرطوبة ومستشعرات عزم القوة الستة الأبعاد وUWB، وكلها ناضجة نسبيًا، لذا لن نتوسع فيها أكثر.

الحساسات تمكن الروبوتات من إدراك العالم، والمفاصل تعطي الروبوتات القدرة على الحركة، لكن لدمج هذين العنصرين، نحتاج إلى "مركز تحكم"، دعونا نتحدث عن هذا المركز—الهندسة الكهربائية.

في المقال السابق عن خوارزميات الروبوتات، ذكرنا أن الصناعة طورت بنية مزدوجة تُسمى "النظام 1 + النظام 2"، حيث يُشرف النظام 1 على التحكم في الأطراف، بينما يقوم النظام 2 بالتفكير المعقد، كما تم تبني مزيج "المخيخ + الدماغ" على الرقاقة.

لماذا لا تستخدم شريحة واحدة للقيام بكل شيء؟ لأن المتطلبات متعارضة تمامًا.

يتطلب شريحة الدماغ التفكير في "كيفية تنفيذ المهام" قدرات حوسبة عالية وذاكرة كبيرة، ومن الأفضل أن تعمل النماذج الكبيرة على الحافة، حيث لا تؤثر تأخيرات بضع ثوانٍ بشكل كبير.

في الوقت الحالي، تستخدم معظم أدمغة الروبوتات شريحة Orin من NVIDIA، وفي عام 2025 أطلقت NVIDIA شريحة Thor الأعلى أداءً والمصممة خصيصًا للروبوتات والذكاء الاصطناعي الفيزيائي، ومن المتوقع أن تصبح السائدة في المستقبل.

باستثناء تسلا أوبتيموس، الذي يستخدم شريحتين مصممتين داخليًا.

ليو شيانغكو (كيري)

المسؤول السابق عن الأجهزة الخاصة بالذكاء الاصطناعي في تسلا

بما أن الروبوتات ليست ذاتية القيادة، فهي لا تخضع لهذا النوع من الاعتبارات الأمنية، ويعتقد إيلون بنفسه أنه قال: "لا حاجة لمسألة التكرار الأمني هذا، شريحة واحدة كافية". بعد إنشاء نظام على شريحة واحدة، فكر لاحقًا وقال إنه خطأ، لأن نموذج العالم الخاص بالروبوتات يتطلب قوة حوسبة أعلى بكثير من السيارات ذاتية القيادة. حتى أن السيارات ذاتية القيادة تكافح للحصول على شريحتين، فكيف يمكن للروبوت أن يكفي بشريحة واحدة؟ ثم أدرك خطأه وقال: "لا، لا، نعيد إلى شريحتين".

كما أطلقت كوالكوم أيضًا شريحة دماغ الروبوت Dragonwing IQ10 في معرض CES في بداية العام، وأعلنت عن شراكتها مع Figure.

لكن شريحة المخيخ، التي تُتحكم في الجسم، لا تحتاج إلى قوة حوسبة عالية جدًا، لكنها تتطلب استجابة فورية واستقرارًا عاليًا؛ فحتى تأخير ببضعة ملي ثوانٍ قد يؤدي إلى السقوط.

على سبيل المثال، عند أداء الروبوت قفزة هوائية أو الرقص، يتم استخدام الحركات المسجلة مسبقًا، لكننا نلاحظ أن قدميه لا تزالان تفعلان خطوات صغيرة، وهذا نتيجة تنظيم دقيق للتوازن من قبل المخيخ، تمامًا مثل "الاستجابة الغريزية" لدى البشر.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

الدماغ الصغير يتطلب سرعة عالية جدًا، لذا قد تكون الترددات داخل الدماغ الصغير 1 كيلو هرتز.

حاليًا، تكون شرائح المخيخ عادةً وحدات التحكم الدقيقة (MCU)، والخيارات الشائعة تشمل سلسلة STM32 من STMicroelectronics، وسلسلة i.MX RT من NXP، وسلسلة RZ من Renesas.

الآن نرى أيضًا اتجاهًا جديدًا، حيث تحاول الصناعة دمج شرائح الدماغ والمخيخ معًا. تسلا متقدمة في هذا المجال، حيث بدأت من البداية على هذا المسار.

ليو شيانغكو (كيري)

المسؤول السابق عن الأجهزة الخاصة بالذكاء الاصطناعي في تسلا

لقد افترضنا في البداية أن الجهاز المستخدم كان شريحة مطورة داخليًا من Hardware 4. كيف يمكن لشريحة واحدة تجمع بين الدماغ والمخيخ في تيسلا أن تتحكم في حركة الجسم بأكمله، وما هي بنية الاتصالات المستخدمة لتحقيق ذلك؟ لقد استغرقنا وقتًا في دراسة هذا الحل، حيث تحتوي شريحة SOC على ASIC للحوسبة وCPU متعدد النوى يمكن استخدامه لمعالجة مهام المخيخ، كما أن هذا CPU عالي التردد يتمتع بتأخير منخفض جدًا.

بالإضافة إلى تسلا، هناك شركات أخرى تبحث في حلول التكامل.

على سبيل المثال، أطلقت لينجين زهي يوان في مارس من هذا العام بنية ديفوشاك، والتي تدمج وظائف "الدماغ-المخيخ-القشرة" على شريحة واحدة. ما الفوائد التي سيجلبها دمجها في شريحة واحدة؟

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

أولاً، أعتقد أن أكبر ميزة هي أن التحول إلى لوحة واحدة يجعل حجم الصدر ومسارات التوصيل أكثر بساطة بشكل عام. ثانياً، كلما تقدمنا، أصبح التنسيق بين الدماغ والمخيخ أكثر أهمية. على سبيل المثال، عندما يُلقى عليك سهم، فإن رؤيتك وتوقعك لمسار السهم قد يتمان بواسطة الدماغ، لكن إطالة يدك لالتقاطه هو عمل المخيخ؛ وكلما كانت الاتصالات بين هذين العنصرين أسرع، كان ذلك أكثر فائدة لأداء حركات شديدة الصعوبة. إذا تم دمج الدماغ والمخيخ معاً، فستكون الاتصالات بين الرقائق سريعة جداً جدًا، وقد يتمكن الدماغ من التحكم في المخيخ في الوقت الفعلي وكيفية تحركه، مع إرسال تغذية راجعة بسرعة عالية جدًا.

لكن وفقًا لرأي الصناعة، فإن رقائق الدماغ والدماغ الموحّدة لا تزال في مرحلة مبكرة جدًا، وسيتعين الانتظار حتى يتم شحن كمية كافية من الروبوتات ونمو السوق بدرجة كافية، ليبدأ مصنعو الروبوتات بالتحول تدريجيًا نحو رقائق مخصصة متكاملة مماثلة لما تفعله شركات السيارات الذكية اليوم.

أخيرًا، هناك حاجة إلى بطارية توفر الطاقة لجميع أجزاء الجسم، تمامًا كما هو الحال مع قلب الروبوت. المتطلب الأساسي هو تحقيق سعة أعلى بكثافة أقل، وأبرز الموردين هم CATL وLG وEVE Energy.

بالإضافة إلى توصيلات موزعة عبر الجسم بأكمله، مثل الأعصاب والأوعية الدموية، لتقديم الاتصالات وتغذية الطاقة بين الأجهزة. من بين الموردين الرئيسيين: Luxshare Precision، وTE Connectivity، وAmphenol.

توجد أنواع عديدة من سلاسل توريد الروبوتات، ولن نستعرضها جميعًا هنا؛ نضع صورة شاملة، ويمكنكم تكبيرها للدراسة إذا كنتم مهتمين.

إذا وصلت إلى هنا، فأنت على الأرجح تعلمت كيفية بناء روبوت، لكن لا تسرع، فإذا حاولت بناءه بنفسك، ستكتشف أن هناك مشكلات في كل مكان، لأن أكبر صعوبة في بناء الروبوتات هي تحقيق التوازن بين مختلف التخصصات الهندسية.

أخيرًا، دعونا نناقش صعوبات التجميع والإنتاج الضخم، وأسباب التقدم الهائل في الروبوتات خلال السنتين الماضيتين.

05 التجميع والإنتاج الضخم: القدرة على الحركة لا تعني سهولة الاستخدام

إذا كنت قد شاهدت ماراثون الروبوتات في الفترة الأخيرة، فستلاحظ العديد من الأشياء الممتعة في الموقع.

بعضها تجلس أينما شاءت، فاستقطبت تصفيق الروبوتات المجاورة؛ وبعضها أصيب بالكاحل أثناء الجري، أو أُصيب بالتخمر، أو سقط ذراعه، أو اندفع إلى الحدائق، أو تعرّض للانقلاب على عتبة التباطؤ فـ"انفصلت أجزاؤه".

There are also outstanding performances, such as the Glory robot, which not only swept the top six positions but also broke the human half-marathon record.

لكن هذا أثار أيضًا بعض النقاشات: إذا كان مصنعو الهواتف يمكنهم أداء هذا المستوى الجيد في تصنيع الروبوتات، فهل يعني ذلك أن هذه الصناعة لا تمتلك حواجز دخول؟

إجابة الخبراء هي: نعم، و، لا. دعونا نبدأ بجزء "نعم".

القطع والمخزونات المذكورة سابقًا، والموردون، والصناعة الهاتفية وصناعة السيارات تتقاطع بشكل كبير، وأعلى من ذلك، هناك جزء من الخوارزميات يمكن إعادة استخدامه في القيادة الذاتية، وهذا هو السبب في أن هونور وxiaomi وتسلا وxiaopeng دخلوا مجال الروبوتات.

المدير السابق للمشتريات في شركة روبوتات

يمكن أن يصل تداخل الموردين في قسم الأنظمة الكهربائية والطاقة (الكهرباء والحاسوب) إلى أكثر من 90٪، وحتى في قسم النظام الميكانيكي (الهيكل العظمي)، على الرغم من اختلاف القوالب، فإن هناك العديد من الموردين المتشابهين. إن نظام الدفع الكهربائي هو المجال الوحيد الذي قد يكون ارتباطه بالسيارات أقل، لأن السيارات لا تحتاج إلى أجهزة توفر عزم دوران كبير جدًا. لكن هناك عدد كبير جدًا من الأجزاء مثل مخفضات السرعة والتروس في السيارات، كما هو الحال مع أجهزة الاستشعار (sensors). وبالتالي، فإن أكثر من 80٪ من المكونات يمكن أن تكون متماثلة.

نظريًا، طالما تعرف هؤلاء الموردين، يمكنك صنع روبوت بنفسك. لكن بين "أن يعمل" و"أن يكون سهل الاستخدام" هناك فجوة هائلة، وهذا هو الجزء No.

على سبيل المثال، إذا كان توزيع الوزن غير متساوٍ بعد التجميع، ينحرف مركز ثقل الروبوت، وبالتالي يجب على بعض المفاصل بذل جهد إضافي للحفاظ على التوازن أثناء المشي، مما يزيد من استهلاك الطاقة ويقلل من مدة التشغيل، وقد يؤثر حتى على استقرار نمط المشي.

أو قد تعمل بشكل جيد في المختبر لساعة واحدة، لكن عند تشغيلها في بيئة حقيقية لمدة 100 ساعة، تظهر مشاكل مختلفة: مثل برغي فضفاض، أو سلك متآكل، أو شحوم مفصل جاف، أو مستشعر يبدأ بالانحراف، وكلها تتطلب ضبطًا مستمرًا للوصول إلى نقطة التوازن.

المدير السابق للمشتريات في شركة روبوتات

كل قطعة، أقوم بتفكيكها إلى كل مورد، وأعتقد أن صعوبة الموردين ليست عالية، وأعتقد أن التكامل النظامي هو ما يمثل الصعوبة الحقيقية。

الأمر أكثر ارتباطًا بأنك فرضت عليه قيودًا، على سبيل المثال، تريد تقليل وزنه وجعله أخف إلى أي درجة، لكن عندما تُجبره على أن يكون على شكل إنسان، يجب أن يصل عزم الدوران ودقته إلى مستوى الإنسان، وهذا هو التحدي الحقيقي، وهو أكثر ما يتعلق بالتسوية الهندسية.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

غالبًا ما تكون المنتجات القياسية المتاحة في السوق غير مرضية، وتفتقر إلى المعايير المطلوبة لتطبيق خوارزمياتنا الحقيقية، لذا فهي جميعًا قطع أساسية يجب أن نقوم بتصنيعها بأنفسنا.

سيواجه إنشاء روبوتات قابلة للتسويق وإنتاجها بكميات كبيرة مشكلة التوافق.

بما أن فجوة المفاصل، ونقطة الصفر للحساسات، وبارامترات المحركات تختلف بين كل وحدة، فإن تطبيق خوارزمية واحدة بشكل مستقر على مجموعات مختلفة من الهياكل يتطلب ضبط التفاصيل الدقيقة لكل وحدة.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

ضع 10 روبوتات هناك، وأرسل نفس المعلمات (التعليمات) إليها، فستكون مواقع أيديها الممتدة مختلفة.

إذا تم تنفيذ العملية، فقد يكون الفرق بضعة ملليمترات فقط، مما يحول القدرة على التقاطه إلى إسقاطه؛ لذا فإن إعداد خطة معايرة جيدة لجميع مستشعرات الروبوتات ومشغّليها يصبح صعبًا جدًا. بالإضافة إلى ذلك، بعد إتمام المعايرة، هل يمكن ضمان أن الروبوت سيظل مستقرًا بعد عام من الاستخدام، عندما تتعرض العديد من أجزائه للتشوه أو التدهور، وتظهر تشوهات في المستشعرات؟ في هذه الحالة، قد يكون من الضروري استخدام معايرة عبر الإنترنت، أي قدرة النظام على تحليل الأخطاء بنفسه. هذه الأمور كلها تُعدّ أعمالًا غير مرئية، لكن إذا لم تُنفَّذ، فلن يتمكنوا من حل العديد من المشكلات لاحقًا.

لذلك فإن الصعوبة الحقيقية ليست في "التركيب"، بل في التكامل على مستوى النظام.

نعود إلى ماراثون الروبوتات، حيث لم يتحسن السرعة فقط هذا العام، بل ارتفع أيضًا مستوى الإنجاز العام. وعند النظر إلى تطور حركات الروبوتات خلال السنتين الماضيتين، من المشي، إلى دوران المنديل، ثم الرقص والفنون القتالية، لماذا حدث هذا التطور السريع خلال السنتين الماضيتين؟ السبب الأهم هو نضج سلسلة التوريد.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

في العامين الماضيين، لم يكن قطاع الروبوتات موضع ترحيب كبير كما هو الآن، وفي ذلك الوقت، لم يكن الناس يطورون ليدار ليزر للروبوتات، بل كانوا يقولون فقط: "هذا مخصص لسيارات النقل اللوجستي، خذوه واستخدموه مباشرة." في ذلك الوقت، كنا نطلب من الآخرين، وكان الجميع مترددين بشأن الروبوتات.

كما قلنا سابقًا، فإن سلسلة صناعة الروبوتات تتداخل مع العديد من مراحل صناعة السيارات، وكان هناك في السابق تضارب في الموارد الداخلية بالنسبة للموردين: في ظل إنتاج محدود، هل يجب تفضيل توريد الصناعات الناضجة تجاريًا؟ أم تعديل خطوط الإنتاج للرهان على سوق الروبوتات التي لم تكن ناضجة تجاريًا بعد؟

المدير السابق للمشتريات في شركة روبوتات

في الماضي، كنت أعتقد أن السوق لم يصل إلى هذا المستوى، وقد يكون متخلفًا بمقدار واحد أو اثنين من الترتيبات المقارنة بالهواتف والسيارات الحقيقية التي تحقق حجم مبيعات كبير. لذا، فإن الموردين أيضًا في مفاوضات، لأن مواردهم الداخلية محدودة أيضًا.

مع ازدياد شعبية قطاع الروبوتات، بدأت الموردون يرغبون في إنشاء قوالب مخصصة للروبوتات وتصنيع منتجات مخصصة، ونعتقد أنه مع تزايد الطلب ووضوح مسارات التجارية، ستستمر سلسلة التوريد في النمو مثل كرة الثلج.

ما هي الخطوة التالية في المعلم؟

06 الخطوة التالية: من الانقلاب في الهواء إلى التقاط ورقة شجر متساقطة

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

قبل بضعة أيام، ذهبت إلى مسرح السيرك في شنغهاي، وبعد مشاهدتي عرضًا، شعرت أن هناك الكثير جدًا مما يجب تحسينه في الروبوتات.

الممثل الذي يمشي على حبل مشدود على ارتفاع عشرات الأمتار بعينين مغطاتين، والعرضي الذي يُدير عشرات الأطباق في نفس الوقت باستخدام عود واحد، ما يعرضانه هو ما تطور لدى البشر على مدار ملايين السنين: إدراك فائق، توازن على مستوى الغريزة، وتغذية راجعة لمسية على مستوى الجزء الأصغر من المليمتر.

على الرغم من أن الروبوتات الآن يمكنها القيام بقفزات هوائية وفنون قتالية، إلا أنها لا تزال بعيدة عن البشر.

سألت وانغ تشوان ما الذي يتوقعه للخطوة التالية للروبوت، وكان جوابه مفاجئًا بعض الشيء بالنسبة لي. لم يكن جوابه حركة أكثر تعقيدًا أو تطورًا، بل كان "الإمساك بورقة شجر تسقط" — وهو فعل أساسي جدًا يعكس الغريزة البشرية للدمج بين الحس والتحكم.

وانغ تشوانغ

شريك في زهي يوان / نائب الرئيس الأول / رئيس قسم الأعمال العامة

هناك ورقة شجر، يمكنني المشي نحوها، وعندما أرفع يدي، ألتقطها بسهولة.

مرت مجرد نسمة هواء، عبر غابة، و"هي" مشت ومدت يدها، و"بالصدفة" أمسكت ورقة شجرة متساقطة. عندما جاء هذا اليوم، اقترب الروبوتونا خطوة كبيرة من حياتنا.