By 
મોટાભાગના રોબોટ્સ કંઈક જેવા દેખાવા માટે બનાવવામાં આવ્યા છે. વાસ્તવિક દુનિયામાં નેવિગેટ કરવા માટે મશીનો ડિઝાઇન કરતા એન્જિનિયરો, દાયકાઓથી, સમાન સંદર્ભ બિંદુઓ સુધી પહોંચી ગયા છે: માનવ હાડપિંજર, કૂતરાનું ચાર પગવાળું ટ્રોટ, જંતુનું ક્રોલ. આ જૈવિક નમૂનાઓએ પ્રભાવશાળી મશીનો બનાવ્યાં છે, પરંતુ તેઓ એમ્બેડેડ ધારણા ધરાવે છે કે રોબોટને આગળ, પાછળ અને મુસાફરીની પસંદગીની દિશાની જરૂર છે. ડ્યુક યુનિવર્સિટીની જનરલ રોબોટિક્સ લેબની એક ટીમે હવે તે ધારણાને સીધી રીતે પડકારી છે, અને પરિણામ એ એક મશીન છે જે રોબોટિક્સ કેટેલોગમાં કોઈ પણ વસ્તુથી વિપરીત દેખાય છે અને, વધુ મહત્ત્વની વાત એ છે કે, તે પહેલાં આવેલી કોઈપણ વસ્તુથી વિપરીત આગળ વધે છે.
ડ્યુકનો સર્વદિશ રોબોટ જેમાં આગળ કે પાછળ નથી
આ રોબોટનું નામ ગ્રીક પૌરાણિક કથાઓના બધા જોનારા વિશાળના નામ પરથી આર્ગસ રાખવામાં આવ્યું છે, અને નામ બંધબેસે છે. તેમાં 20 મોડ્યુલર, ટેલિસ્કોપિંગ પગ કેન્દ્રિય કોરમાંથી બહારની તરફ પ્રસારિત થાય છે, દરેક એક ઊંડાઈ કેમેરાથી ટીપાયેલ છે, જે તેને લગભગ સંપૂર્ણ ગોળાકાર ક્ષેત્ર આપે છે. કોઈ આગળ નથી, પાછળ નથી, ટોચ નથી, નીચે નથી. તે પહેલા પોતાની જાતને ફેરવવાની અથવા ફરીથી ગોઠવવાની જરૂર વગર કોઈપણ દિશામાં વસ્તુઓને ચાલી શકે છે, રોલ કરી શકે છે, ચઢી શકે છે, સ્થિર કરી શકે છે અને ચાલાકી કરી શકે છે. એન્જિનિયરિંગ પ્રોફેસર બોયુઆન ચેનની આગેવાની હેઠળનું કાર્ય, ડોક્ટરલ વિદ્યાર્થી જિયાક્સન લિયુ અને પોસ્ટડોક્ટરલ સંશોધક બોક્સી ઝિયા સાથે, જર્નલમાં પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યું છે. વિજ્ઞાન રોબોટિક્સ.
Argus પાછળ ડિઝાઇન સિદ્ધાંત અને તે ખરેખર શું માપે છે
આર્ગસનો વૈચારિક પાયો એ એક ડિઝાઇન સિદ્ધાંત છે જેને ટીમે ડાયનેમિક આઇસોટ્રોપી તરીકે વિકસાવી છે. રોબોટ કેવો હોવો જોઈએ તે પૂછવાને બદલે, સિદ્ધાંત પૂછે છે કે તે અવકાશમાં દરેક દિશામાં કેવી રીતે એકસરખી રીતે ગતિ કરી શકે છે. ટીમે આને 0 થી 1 સુધીના સ્કોર તરીકે પરિમાણિત કર્યું, જ્યાં 1 સૈદ્ધાંતિક રીતે સંપૂર્ણ મશીનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે જે બરાબર સમાન બળ સાથે કોઈપણ દિશામાં દબાણ કરી શકે છે. પ્રકાશિત અભ્યાસ અનુસાર, અત્યાધુનિક ક્વાડ્રુપેડ, હ્યુમનૉઇડ રોબોટ્સ અને પરંપરાગત ડ્રોન સહિત, આજે ઉપયોગમાં લેવાતા મોટાભાગના અદ્યતન રોબોટ્સ આ માપદંડ પર 0.6થી નીચેનો સ્કોર ધરાવે છે. સૈદ્ધાંતિક ટોચમર્યાદાની નજીક પહોંચતા આર્ગસ 0.91 સ્કોર કરે છે. જેમ કે ચેન કહે છે: “જ્યારે રોબોટ દરેક દિશામાં સમાન રીતે સારી રીતે વેગ આપી શકે છે, ત્યારે તેને કોઈ ચોક્કસ રીતે વિશ્વનો સામનો કરવાની જરૂર પડતી નથી. આગળ અને પાછળ સમાન બની જાય છે. ડાબે અને જમણે સમાન બની જાય છે. રોબોટ કંટ્રોલની આખી સમસ્યા પાત્ર બદલી નાખે છે.”
શા માટે અર્ગસની ડોડેકાહેડ્રોન ભૂમિતિ નજીકની-સંપૂર્ણ ગતિ સપ્રમાણતા ઉત્પન્ન કરે છે
0.91 ના સ્કોર સુધી પહોંચવા માટે પહેલા ભૂમિતિની સમસ્યા હલ કરવી જરૂરી છે. ટીમે 1,500 થી વધુ સિમ્યુલેટેડ રોબોટ રૂપરેખાંકનો દોડ્યા હતા તે ઓળખવા માટે કે કયા પગની ગોઠવણી તેમના સૈદ્ધાંતિક મહત્તમની સૌથી નજીક છે. વિજેતા ડિઝાઇનમાં 12 પંચકોણીય ચહેરાઓ સાથે ત્રિ-પરિમાણીય ભૌમિતિક ઘન, નિયમિત ડોડેકાહેડ્રોનના શિરોબિંદુઓ પર 20 સમાન કેબલ-સંચાલિત પગ મૂકવામાં આવ્યા હતા. આ વ્યવસ્થા તમામ દિશામાં બળ અને વિઝ્યુઅલ કવરેજ બંનેનું લગભગ-સંપૂર્ણ સમાન વિતરણ ઉત્પન્ન કરે છે. દરેક પગ ટેલિસ્કોપિંગ અને કેબલ-સંચાલિત છે, જેનો અર્થ છે કે તે સપાટીઓ સામે દબાણ કરવા માટે લંબાવી શકે છે અને પાછું ખેંચી શકે છે, અને દરેક તેના પોતાના ડેપ્થ કેમેરા ધરાવે છે જેથી રોબોટની ધારણા એકસાથે દરેક દિશામાં તેની ભૌતિક પહોંચ સાથે મેળ ખાય છે. પરિણામ મશીન જેવું ઓછું અને દરિયાઈ અર્ચિન જેવું વધુ દેખાય છે, જે સંયોગ નથી. અભ્યાસ સ્પષ્ટપણે સામ્યતાની નોંધ કરે છે, અને તેની પાછળની ભૂમિતિ એ જ સિદ્ધાંત છે જે દરિયાઈ અર્ચિનને તેમની નોંધપાત્ર યાંત્રિક સુસંગતતા આપે છે.
આર્ગસ વાસ્તવિક દુનિયાના પરીક્ષણોમાં જંગલો, રેતી અને ભીની સપાટીઓ નેવિગેટ કરે છે
સિમ્યુલેશનમાં સારી કામગીરી બજાવતો રોબોટ બનાવવો એ એક બાબત છે; ડ્યુક ટીમે વાસ્તવિક દુનિયામાં આર્ગસનું વ્યાપક પરીક્ષણ કર્યું, તેને ડ્યુક કેમ્પસ અને આસપાસના ભૂપ્રદેશમાં ચલાવ્યું. અભ્યાસ મુજબ, આર્ગસ તેની દિશાને ધ્યાનમાં લીધા વિના સ્થિરતા ગુમાવ્યા વિના કોંક્રિટ, ઘાસ, ગાઢ પર્ણસમૂહ, નરમ રેતી, ભીની સપાટીઓ અને ઝાડની છાલ પર ફરે છે. તેણે પાંચ ઇંચ સુધીના અવરોધોને દૂર કર્યા. તે તેના પગના જુદા જુદા સબસેટ્સ સાથે વૈકલ્પિક રીતે સ્વાસ્થ્યવર્ધક અને થ્રસ્ટિંગ કરીને બે નજીકની સમાંતર દિવાલો વચ્ચે ઊભી રીતે ચઢી ગયું. તે લગભગ સંપૂર્ણ ઝડપે દસ-પાઉન્ડ પેલોડ વહન કરે છે અને સતત રોલ કરતી વખતે એક જગ્યાની આસપાસ એક વિશાળ ક્યુબને ધકેલી દે છે. પેપરના સહ-પ્રથમ લેખક ડોક્ટરલ સ્ટુડન્ટ જિયાક્સન લિયુએ કહ્યું: “પહેલીવાર અમે તેને ઝાડ અને ઉબડખાબડ પ્રદેશો વચ્ચે નેવિગેટ કરતા જોયા, ભારે અથડામણમાં પણ, અમે જાણતા હતા કે આ કંઈક અલગ છે.”
જ્યારે તેના પગ તૂટી જાય અથવા તેની મોટરો નિષ્ફળ જાય ત્યારે પણ આર્ગસ કેવી રીતે આગળ વધે છે
સંશોધનમાંથી એક વધુ વ્યવહારિક રીતે નોંધપાત્ર તારણો રોબોટની નુકસાન માટે સ્થિતિસ્થાપકતાની ચિંતા કરે છે. કારણ કે તેના 20 પગ દરેક કુલ ગતિના માત્ર એક અંશનું યોગદાન આપે છે, અને કારણ કે ડિઝાઇન થોડી સંખ્યામાં જટિલ અંગો પર આધાર રાખવાને બદલે બળને સમાનરૂપે વિતરિત કરે છે, જ્યારે એક અથવા વધુ મોટર્સ નિષ્ફળ જાય અથવા પગ તૂટી જાય ત્યારે પણ આર્ગસ કાર્ય કરવાનું ચાલુ રાખે છે. આ કોઈ નાનો ફાયદો નથી. ઓછા અંગો ધરાવતા મોટાભાગના રોબોટ્સ જ્યારે ચાવીરૂપ સાંધા ખોવાઈ જાય ત્યારે ક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો અથવા સંપૂર્ણ નિષ્ફળતાનો સામનો કરે છે. આર્ગસનું આર્કિટેક્ચર તેને આંશિક નિષ્ફળતા માટે માળખાકીય રીતે સહનશીલ બનાવે છે જે સમાન ગણિતને પ્રતિબિંબિત કરે છે જે તેને સર્વદિશાત્મક બનાવે છે: કંઈપણ એટલું પ્રભાવશાળી નથી કે તેને ગુમાવવાથી સિસ્ટમ તૂટી જાય.
જૈવિક ડિઝાઇન નમૂનાઓથી આગળ રોબોટિક્સનું ભાવિ
ટીમ સ્પષ્ટપણે જણાવે છે કે આર્ગસ એ ફિનિશ્ડ પ્રોડક્ટને બદલે ખ્યાલનો પુરાવો છે, પરંતુ રોબોટિક્સ ડિઝાઇનની અસરો નોંધપાત્ર છે. પોસ્ટડોક્ટરલ સંશોધક બોક્સી ઝિયાએ નોંધ્યું કે રોબોટ સાબિત કરે છે કે ગતિશીલ સમપ્રમાણતા માત્ર એક સૈદ્ધાંતિક કસરત નથી; તે એક જમાવટ કરી શકાય તેવું મશીન બનાવે છે જે વાસ્તવિક-વિશ્વના પડકારોને નેવિગેટ કરવા સક્ષમ છે. ચેને આર્ગસને ગતિશીલ રીતે સપ્રમાણ મશીનોના વ્યાપક કુટુંબ તરીકે જે કલ્પના કરી છે તેના પ્રથમ સભ્ય તરીકે વર્ણવ્યું: “રોબોટ્સ કે જેને ચપળ, કઠિન અને ઉપયોગી બનવા માટે કૂતરા અથવા મનુષ્યોનું અનુકરણ કરવાની જરૂર નથી.” સંશોધકોએ 40 પગ સુધીની ડિઝાઇનનું મોડેલિંગ પણ કર્યું જે ગતિશીલ આઇસોટ્રોપી પર પણ વધુ સ્કોર કરે છે, જો કે આ યાંત્રિક જટિલતાને જોતાં, પ્રોટોટાઇપ તરીકે અત્યારે અવ્યવહારુ રહે છે. આર્ગસનું ડોડેકેડ્રલ આર્કિટેક્ચર, જો કે, સૈદ્ધાંતિક ક્ષેત્રનો સંપર્ક કરવા અને વાસ્તવમાં પર્યાપ્ત આદર્શનું નિર્માણ કરવા માટે પૂરતું ઉપયોગી ઇન્ફ્લેક્સન બિંદુ સંકુલ પર બેસે છે.
