همشهری آنلاین: محققین با الهام از حرکات بدن و زاویه اتصال مفاصل در اندامهای حرکتی انسان روشی ابداع کرده‌اند تا با کمک آن شخصیتهای مجازی بتوانند به راحتی راه رفتن انسان را تقلید کنند

روبات

راه رفتن برای کودکان کاری ساده است اما روبات‌ها برای راه رفتن روی هر دو پا با چالش روبرو هستند و راه رفتن آنها به سختی شبیه به انسان است. این به آن خاطر است که بسیاری از مفاصل انسان می‌توانند در چندین جهت حرکت ‌کنند و دامنه‌ای وسیع از حالت‌های بدن را به وجود آورند. راه رفتن روبات‌ها به صورت گروهی و با الگوبرداری از راه رفتن انسان به هیچ وجه کار آسانی نیست. به گفته یکی از محققان متحرک سازی رایانه‌ای در دانشگاه بریتیش کلمبیا، این کار مانند راندن یک ماشین با 50 فرمان است.

شبیه سازی این فرایند فیزیکی کمک می‌کند تا جهان مجازی واقعی‌تر به نظر برسد. اما متحرک کردن شخصیت‌های مجازی در حال حاضر روندی بسیار سطحی است زیرا با اینکه فناوری مانند "موشن کپچر" می‌تواند حرکات حقیقی را برای تقلید کردن شخصیت‌های مجازی ضبط کند فراهم آوردن تمامی حرکات ممکن و مورد نیاز برای تقلید توسط شخصیت‌ها امکان‌پذیر نیست.

در دهه 1990 انیماتورها به دلیل استفاده از کامپیوترهای کند و درک محدود از علم بیومکانیک موانع بسیاری در متحرک سازی شخصیت‌های مجازی داشتند. اما اکنون و پس از ابداع شخصیت‌های مجازی توسط شرکتی به نام " Natural Motion" چنین محدودیت‌هایی از بین رفته است زیرا این شخصیت‌ها هنگام مواجهه با هر نوع مانعی به واسطه روشی به نام "تکامل شبیه سازی شده" طبیعی‌ترین واکنش را از خود نشان میدهند.

این روش با استفاده از تعدادی اسکلت مجازی که توسط شبکه‌ای از عصب‌های مجازی کنترل می‌شوند آغاز می‌شود. هر اسکلت دارای شبکه عصبی متفاوتی است که در توانایی راه رفتنش تاثیر می‌گذارد. آنهایی که توانایی راه رفتن به مناطق دورتر را دارند به عنوان "تندرست ترین" نامیده شده و برای ایجاد نسل‌های بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرند، فرایندی که در آن زیرمجموعه‌ای از اعصاب به آرامی تغییر شکل می‌دهند. پس از چندین نسل تغییر، توانایی راه رفتن دراسکلت‌ها بطور خودکار قوی‌تر می‌شود.

راه رفتن روبات

با این همه از آنجایی که سیستم کنترلی شرکت NaturalMotion  تکاملی خود محور دارد، نحوه عملکردش قابل پیش بینی نیست که این عامل ممکن است قبل از به کار بردن این فناوری در روبات‌های گران‌قیمت مهندسان علم روباتیک را به فکر فرو برد. از این رو مهندسان در این شرکت بر روی روشی قابل درک‌تر تمرکز کرده‌اند تا به جای حرکت دادن یک شخصیت به کمک کنترل کردن هر یک از مفاصل به صورت جداگانه، کنترل کننده‌های ویژه‌ای به وجود آورند که به سادگی تعیین می‌کنند شخصیت‌ها چگونه باید رفتار کنند تا مفاصل هر یک از آنها نیز در راستای تبعیت از همان رفتار حرکت می‌کنند.

به طور مثال در مدل ابداع شده توسط مهندسان، زمانی که مسیر حرکت پای متحرک توسط کنترل کننده مشخص می‌شود زوایای میان مفاصل مختلف پا و ران به طور خودکار محاسبه می‌شوند و از آنجا که مسیر پاهای متحرک نوع حرکات اندامهای بدن را تعیین می‌کند، کنترل کننده می‌تواند به سادگی خود را با انواع شکلهای مختلف بدن انطباق دهد.

محققین همچنین بر روی این نکته متمرکز شده‌اند که چگونه موقعیت قرار گیری پاها و کمر می‌تواند بر روی نقطه ثقل بدن تاثیرگذار باشد. شاید کمی ساده به نظر بیاید اما زمانی که چنین اطلاعاتی در بدن‌های مجازی دارای اندام‌هایی با ویژگیهای تناسبی و بیومکانیکی واقعی به کار گرفته شوند، حرکات تابع به طور طبیعی پدیدار می‌شود. به طور مثال زمانی که که پاها در حین راه رفتن حرکت می‌کنند و نقطه ثقل به گونه‌ای تغییر می‌کند که با شکستن قوانین کنترل کننده، تعادل شخصیت را بر هم می‌زند شخصیت متحرک برای خنثی کردن این حرکت به صورت طبیعی شروع به حرکت دادن بازوهای خود می‌کند.

زمانی که این قوانین جدید در شخصیت‌های متحرک سازی شده به کار گرفته می‌شوند رفتارهای شبه انسانی به صورت طبیعی در آنها ظاهر می‌شوند. محققان اکنون قصد دارند نتیجه مطالعات خود را برای بررسی‌های بیشتر به سیستم یک روبات انسان نما بیفزایند.

کد خبر 113405

برچسب‌ها