لا إخفاء بعد! روبوت بشري مفتوح المصدر بالكامل على محمل الجد، من الهيكل الميكانيكي حتى خوارزميات الحركة

تيان يان لين من قاعة الأوفي

الموقع الكمومي | حساب QbitAI

خطوة جريئة! شركة الروبوتات البشرية هذه المرة قررت فك الصندوق الأسود للتقنية إلى أقصى حد.

الحق أن فتح مصدر الروبوتات البشرية ليس بالأمر السهل. فمن الهيكل الميكانيكي والنظام الكهربائي، إلى التحكم بالمفاصل وخوارزميات الحركة، البرمجيات والأجهزة متشابكة في سلسلة واحدة.

في الماضي، بعض الروبوتات التي ادّعت أنها «مفتوحة المصدر» لم يكن ما يحصل عليه المطورون سوى مجموعة SDK أو بضعة API أو جزء من شيفرة الخوارزميات.

تريد تعديل التحكم بالمفاصل؟ لا تستطيع. تريد تعديل الهيكل الميكانيكي؟ المخططات غير متاحة. تريد تشغيل النموذج الذي درّبته على الجهاز الفعلي؟ الواجهات السفلية تصبح عائقاً في الطريق.

لكن الآن، بدأ المصدر المفتوح للروبوتات البشرية يتعمق في أعمق طبقات العتاد.

المنطلق هذه المرة هوRoboParty萝博派对إذ أطلقت RoboParty مؤخراً رسمياًالروبوت البشري RP1 مفتوح المصدر بالكامل من المكدس。

فمن المخططات الميكانيكية والنظام الكهربائي والمفاصل ذاتية التطوير، إلى التحكم السفلي والمحاكاة والتدريب والنشر، تسعى RoboParty إلى وضع سلسلة التطوير الكاملة للروبوت البشري، من العتاد إلى البرمجيات، أمام المطورين.

وهذا هو الفرق الأكبر بين المصدر المفتوح بالكامل من المكدس وبين مجرد فتح SDK أو جزء من شيفرة الخوارزميات.

فالمطورون لا يستطيعون فقط استدعاء الوظائف الجاهزة للروبوت، بل يمكنهم التعمق في الطبقات السفلية، ودراسة سبب حركته وكيفية حركته، بل وتعديله بأنفسهم.

أما القدرة الحركية للروبوت RP1 نفسه، فتستحق النظر أيضاً.

بطول 135 سم، ومع 24 إلى 30 درجة حرية وتكوينات هيكلية متعددةوملائم لاحتياجات سيناريوهات مختلفة كالتعليم والبحث العلمي وجمع البيانات والإرشاد والترفيه، أظهر RP1 بالفعل سلسلة من القدرات الحركية على الجهاز الفعلي، مثل المشي المتواصل وتتبع حركات جسم الإنسان والتعافي من الاضطراب والنهوض بعد السقوط.

وما يدعم هذه الحركات هووحدات المفاصل ROMOMO ذاتية التطوير من RoboPartyإلى جانب أدوات التحكم بالحركة والتدريب المرافقة لها.

من جهة، أداء ملموس على الجهاز الفعلي، ومن جهة أخرى، تقنية سفلية ينوون تسليمها للمطورين.

تعددت خيارات المطورين، لكن بين الشيفرة المفتوحة والاستخدام الفعلي توجد تفاصيل كثيرة.

لماذا يريد الروبوت البشري فتح طبقاته السفلية كلها؟

مع أن الاسم نفسه «مصدر مفتوح»، فإن مدى ما يمكن أن يفتحه الروبوت البشري قد يختلف اختلافاً كبيراً.

على سبيل المثال، فريق بحثي يريد أن يسير الروبوت بأسلوب مشي جديد.

إذا فتح المصنّع API العليا فقط، يمكن للباحثين إصدار أوامر المشي وتعديل بعض المعاملات.

لكن بمجرد أن يتعلق الأمر باستجابة المحركات أو التحكم السفلي أو حتى هيكل المفاصل، سيلزم الاستعانة بالمصنّع مجدداً.

وإذا لم تكن نتائج التجربة مرضية، فلن تستطيع تحديد مكان المشكلة بسرعة أيضاً.

هل الخوارزمية لم تُدرَّب جيداً؟ هل المفاصل لا تلبي المتطلبات؟ أم أن نموذج المحاكاة يختلف عن الجهاز الفعلي؟ صندوق تقني أسود يقف في الطريق طبقة بعد طبقة، ويصعب على الباحثين الوصول إلى القاع.

إن مصداقية «المصدر المفتوح» لروبوت ما تتوقف فعلياً على مدى العمق الذي يستطيع المطورون الوصول إليه في التعديل.

إذا فُتحت حزمة SDK فقط، فإن المطورين يقتصر دورهم أساساً على استدعاء الوظائف. أما إذا فُتحت خوارزميات التحكم، فيمكنهم التعمق في دراسة توليد حركات الروبوت ومنطق تنفيذها.

وإذا فُتحت المخططات الميكانيكية والأنظمة الكهربائية وبيانات المفاصل والبرمجيات المدمجة وأدوات المحاكاة والتدريب جميعها، يصبح مجال البحث أوسع بكثير.

لهذا السبب بالذات تؤكد RP1 على «المصدر المفتوح بالكامل» (Full Stack).

وخاصة بالنسبة للمؤسسات البحثية، فإن استقلالية البحث أمر بالغ الأهمية.

أن يمشي الروبوت في الأوراق البحثية بثبات تام، ثم ينقلب فوراً على جهاز آخر — هذا أمر ليس نادراً في المختبرات. (doge)

تخطيط المفاصل، وبروتوكولات الأجهزة، وترددات التحكم، وحتى تعريف الموضع الصفري (أي الموضع الذي يُعتبر فيه المفصل نقطة الأساس عند 0 درجة)، كلها قد تؤثر على نتائج التجارب.

وعندما لا تتوفر المواد ذات المستوى المنخفض، يضطر الباحثون إلى قضاء وقت طويل في تكييف المنصات. وبعض الموضوعات البحثية قد تُحتى بالقيود المادية للعتاد.

وشركات النماذج الجسّدية تعاني من مشكلات مماثلة.

الآن، تتناوب نماذج VLA ونماذج العالم واستراتيجيات التحكم الحركي على الدور؛ فالنموذج يتدرب جيداً في المحاكاة، لكنه عند نقله إلى الآلة الحقيقية قد لا يستجيب كما يُراد.

على سبيل المثال، يخطط النموذج ليجعل الروبوت يرفع قدميه ويعبر عقبة، فينطلق بسلاسة في المحاكاة، لكنه على الآلة الحقيقية يفشل بسبب اختلاف استجابة المفاصل أو ديناميكيات الحركة.

فهل المشكلة في النموذج، أم في انحراف تنفيذ الروبوت؟إذا كانت البيانات والتحكم والتغذية الراجعة من العتاد قابلة كلها للعرض والتعديل، فسيصبح تحديد موقع المشكلة أسهل بكثير.

والتعليم الجامعي يحتاج بدوره إلى هذا المستوى من الانفتاح.

في الماضي، كان الطلاب قد يكتفون باستدعاء واجهة برمجية (API) لجعل الروبوت يؤدي حركات مُعدّة مسبقاً.

لكن من يريد حقاً فهم مبدأ عمل الروبوت، فالاكتفاء باستدعاء الواجهات غير كافٍ بلا شك.

فالقدرة على تعديل خوارزميات التحكم بنفسك، واستبدال المكونات، بل وإعادة تصميم الهيكل الميكانيكي، توسّع حتماً آفاق التعليم والبحث.

المؤسسات البحثية تريد الاستقلالية، وشركات النماذج الجسّدية تريد كفاءة في التطوير، والجامعات تريد أن يضع الطلاب أيديهم على العمل فعلياً.

نقاط انطلاق هذه الفئات الثلاث من العملاء تبدو مختلفة، لكنها في الواقعتريد جميعاً أن يتبع الروبوت متطلبات البحث، ألّا يحبس البحثُ حدودُ وظائف المُصنّع.

والدور الذي تأمل RoboParty أن يؤديه RP1 هو بالضبط كونه منصة تطوير بحثي مفتوحة كهذه.

وبالطبع، فإن مدى عمق الانفتاح المصدر يعتمد على ما ستقدّمه فعلاً.

فمن المفاصل إلى الخوارزميات، إلى أي مدى فتح RP1 أبوابه؟

في الفيديو العروض الرسمي، لا يستطيع الروبوت المشي والركض والقفز فحسب، بل مع دعم الرؤية يمكنه أيضاً ممارسة الباركور وتجاوز العوائق، وصعود الدرج والنزول منه ذاتياً، وتخطيط نمط المشي ذاتياً حسب التضاريس الفعلية، والنهوض بسرعة بعد السقوط، وتتبع حركات جسم الإنسان، فضلاً عن تعديل وضعه فوراً بعد التعرض لاضطراب، والحفاظ على التوازن والمحافظة على حالة الحركة الجارية.

خلف هذه الحركات السلسة تكمن منظومة كاملة من البرمجيات والعتاد تعمل بتناغم.

خذ استعادة التوازن بعد الاضطراب مثالاً: يحتاج نظام التحكم إلى تعديل الحركة وفق حالة الجسم، ووحدات المفاصل مسؤولة عن الاستجابة للأوامر، في حين تحدد الهياكل الميكانيكية مثل الورك والركبة والكاحل الوضعية التي يمكن للروبوت أن يكمل بها التعديل.

أما النهوض بعد السقوط فأكثر تعقيداً؛ إذ يتطلب تناسقاً متبادلاً بين كيفية تلامس الجسم مع الأرض، وكيفية إعمال المفاصل للقوة، وكيفية انتقال مركز الثقل.

يقدم RP1 تكوينين للجسم الأساسي.

النسخة مفتوحة المصدر تمتلك 24 درجة حرية نشطة، وترتفع النسخة مفتوحة المصدر Pro إلى 30 درجة، منها 2 درجات حرية في الرأس، و7 درجات حرية في كل ذراع، ما يجعلها أكثر ملاءمة لأبحاث العمليات المعقدة.

والجدير بالذكر أكثر أن وحدات الرأس واليد في RP1 قابلة للاختيار حسب الحاجة لمطابقة سيناريوهات مختلفة.

على مستوى العتاد، تُعد وحدات المفاصل حلقة رئيسية فيها.

يستخدم RP1مفصل ROMOMO الدوراني المتكامل المُطوَّر ذاتياً من RoboParty.

وفقاً لجدول معلمات المفاصل المعلن رسمياً، فإن العزم الاسميالأقصى للوحدات يتراوح بين 25 و160 نيوتن·متر، مع تغذية كهربائية بجهد 48 فولت واتصالات CAN-FD.

هوانغ يي، مؤسس 萝博派对 (Luo Bo Pai Dui)، وجدار قطع RP1 خلفه

لماذا هذا النطاق الواسع لعزم الدوران؟

الورك والركبة يحتاجان إلى حمل الجسم بالكامل، لذا تتطلبان عزم دوران أعلى؛ بينما تحتاج أطراف الذراع إلى الموازنة بين الوزن والحجم وسرعة الاستجابة.

تستخدم ROMOMOحلاً يعتمد على محرك داخلي الدوار مقترناً بعلبة تروس كوكبية من نوع NGW. القصور الذاتي المنخفض للدوار مفيد للاستجابة السريعة، بينما تجمع علبة التروس الكوكبية بين الصلابة وقدرة تحمل الأحمال الزائدة والتكلفة.

البنية الميكانيكية تحظى أيضاً باهتمام خاص.

يعتمد RP1 تصميم ورك غير متحد المركز وكاحل متوازٍ. في تصميم الكاحل المتوازٍ، يشارك محركان معاً في حركة القدم الانحنائية والدورانية، ولا يتحكم أي من المحركين بمحور واحد على حدة.

كما تستخدم وحدات المفاصل تصميم تثبيت بحلقة مشدّة وتمرير الكابلات عبر تجويف مركزي، مما يسهل الفك والتركيب ويقلل من تداخل الكابلات أثناء الحركة.

بالنسبة للمستخدم العادي، هذه الأشياء كلها مخفية داخل هيكل الروبوت. لكن الباحثين يهمّهم بالضبط هذه التفاصيل.

لماذا تُرتب المفاصل بهذه الطريقة؟ ماذا لو استُخدم مشغّل مختلف؟ وبعد تعديل الآلية، كيف يحتاج نظام التحكم إلى التكيّف؟

حاليًا،قامت RP1 بنشر موارد مثل URDF وMJCF ونماذج الشبكات (mesh). ويمكن للمطورين الاطلاع على علاقات الاتصال بين مفاصل الروبوت ووصلاته، لاستخدامها في المحاكاة وأبحاث التحكم الحركي.

كما تشمل مواد التصميم الميكانيكي تخطيط محاور المفاصل، ونطاقات الحركة، وأساليب التجميع، والبنية الكهربائية.

أما المواد الأعمق مثل ملفات CAD وBOM وملفات تصنيع الدوائر المطبوعة، فلا يزال بعضها ضمن سجلات هندسية داخلية، ونطاق الإتاحة الفعلي يجب الرجوع فيه إلى مستودع المشروع.

المفاصل مسؤولة عن تنفيذ الحركات، لكن متى يُبذل الجهد وكم زاوية الدوران، فذلك يخضع لنظام التحكم.

يتصل البرنامج المدمج في RP1 بالعتاد مثل المحركات وحساسات القصور الذاتي ونظام إدارة البطارية من خلال تجريد الأجهزة والواجهات الموحدة.

تولّد الخوارزميات العليا أهداف المفاصل، وتتولى المشغّلات السفلية الاتصال والتنفيذ، ثم تُعيد إرسال حالة المفاصل.

يستخدم البرنامج المرافق تردد تحكم قدره 500 هرتز وتردد تحديث سياسة قدره 50 هرتز. ويمكن للمطورين البحث في العلاقة بين التحكم وتغذية الأجهزة الراجعة حول واجهة أوامر المفاصل الموحدة.

لكي يتعلم الروبوت حركات جديدة، يحتاج أيضًا إلى أدوات تدريب.

كما قامت RoboPartyبفتح أداة إعادة توجيه حركات الجسم البشري hhtools (human-humanoid-tools).

تقوم hhtools أولًا بتحويل حركات الجسم البشري إلى هيكل الروبوت، ثم تصحّح الحركات بالاستناد إلى قيود مثل حدود المفاصل والتماس مع الأرض، لتوليد مسارات حركية قابلة للاستخدام من قبل الروبوت.

أمثلة على إعادة التوجيه بواسطة hhtools: النقل، والرقص، والدرجات والعوائق

يمكن لهذه البيانات أن تدخل في مسار التدريب بالمحاكاة، وبعد تعلّم السياسة وضبط المعاملات، تُنشر على الروبوت الحقيقي للتحقق.

يستطيع المطورون دراسة مراحل تحويل الحركات والتدريب والنشر، وتجربة استراتيجيات التحكم الخاصة بهم.

كيف يتعلم الروبوت حركة ما، أصبح بإمكان المطورين المشاركة في ذلك.

وفق المعلومات المتاحة،لا تزال RoboParty تعمل على بناء منصة التطوير المفتوح PartyOS.

حاليًا، تم فتح مصدر جزء من التحكم الحركي الأساسي System0 والبنى التحتية ذات الصلة، بما يشمل مشاريع مثل hhtools وMimicLite وUFO. ومن بينها، يركّز UFO على البحث حول التعافي من الاضطرابات والنهوض بعد السقوط، ويوفر تكوينات لروبوتات متعددة تشمل RP1.

أما System1 وSystem2 الموجّهان إلى تمثيل النوايا وتنسيق مهارات الوكلاء (Agent)، فلا يزالان في مرحلة البحث.

حتى تعمل الخوارزميات على الروبوت الحقيقي، يجب أيضًا أن تلبي التجارب اليومية المتطلبات.

أقامت RP1عمليات جمع وتسجيل للبيانات المتعلقة بحالة الروبوت والحساسات وبيانات الحركاتلمساعدة المطورين على فحص التطابق بين البيانات وأوامر التحكم.

كما توفر استبدال البطارية السريع (التركيب الساخن)، والفك والتركيب المعياري، والصيانة الموحدة، بالإضافة إلى تكوينات مختلفة للرأس والمشغّلات الطرفية والقدرة الحسابية، تسهيلات للتجارب المستمرة.

واجهة معصم RP1 وثلاث أدوات طرفية قابلة للاستبدال

ففي نهاية المطاف، نفاد بطارية الروبوت أو تلف القطع أو الحاجة إلى تعديل الجهاز، كلها قد توقف التجارب.

لا تكتسب المنصة المفتوحة قيمتها البحثية الحقيقية إلا إذا مكّنت المطورين من التعديل والتشغيل وإعادة التحقق مرارًا وتكرارًا.

بعد فتح الصندوق الأسود التقني، ما زالت منظومة التطوير في بداياتها

استفاد قطاع الروبوتات من المصادر المفتوحة منذ سنوات عديدة.

لقد جنّبت أدوات المصادر المفتوحة مثل ROS العديد من المطوّرين عناء بناء البنية التحتية للبرمجيات بشكل متكرر.

والآن، بدأت المصادر المفتوحة تتعمّق في الهياكل الميكانيكية والمفاصل والأنظمة الكهربائية وأنظمة التحكم، وأصبحت المزيد من التقنيات التي كانت محتكرة بيد المصنّعين تملك فرصة لتتحول إلى موارد أساسية مشتركة في القطاع.

قبل RP1،أطلقت RoboParty روبوتًا مفتوح المصدر باسم RPO. حصد هذا المشروع على GitHubنحو 2600 نجمة (Stars)وشكّل قاعدة من المتابعين.

ومع إطلاق RP1 هذه المرة، اتسعت نطاق الانفتاح ليشمل مسار تطوير الروبوت الكامل.

وبناءً على هذا النظام، أنشأت RoboParty ثلاثة أجزاء متكاملة العمل مع بعضها.

• Open Body：توفير جسم الروبوت وموارد العتاد، بما في ذلك RPO وRP1 ومفاصل ROMOMO وRP Hand.
• ：يوفّر جسم الروبوت وموارد العتاد، بما يشمل مفاصل RPO وRP1 وROMOMO وRP Hand.：يربط أدوات البحث والتطوير مثل التحكم بالحركة، والإدراك التفاعلي، والتشغيل الكامل للجسم، ولا يزال بعض هذه المشاريع قيد التطوير المستمر.
• Developer Ecosystem: موجّه للمطورين الأفراد وفرق البحث الجامعية وشركات النماذج المجسّدة، على أمل استقطاب المزيد من الأشخاص للمشاركة في التطوير والتحسين.

这套组合，能怎么玩？

على سبيل المثال، إذا درّبت إحدى شركات النماذج استراتيجية جديدة للتحكم في الحركة، يمكنها تجربة التحقق منها على RP1؛ وبالمثل، إذا قام باحثون في مؤسسة بحثية بتحسين مفصل أو وحدة تحكم معينة، فستتاح لهم أيضاً فرصة مواصلة التطوير استناداً إلى التصميم القائم.

ورغم أن اتجاهات البحث تختلف من فريق إلى آخر، فإن الجميع تتاح لهم فرصة إعادة استخدام الموارد الأساسية، وإنفاق وقت أقل في تكييف العتاد، وحجز طاقتهم للمشكلات التي يرغبون فعلاً في حلها.

这对具身智能行业尤其重要。

حالياً، لا يزال تقييم نماذج الروبوتات يواجه مشكلات تتمثل في التباين الكبير بين العتادات وعدم توحيد ظروف الاختبار. فالمهمة الواحدة قد يتغير معدل نجاحها بمجرد تغيير الروبوت.

إذا أجرت المزيد من الفرق تجاربها استناداً إلى إصدارات عتاد مستقرة وأدوات تدريب ومعايير اختبار موحدة، فإن نتائج الأبحاث ستحصل على مرجعية أكثر قابلية للمقارنة، وستصبح الإنجازات التقنية أسهل في التحقق والتحسين من قبل القادمين.

但开源只是起点。

هل المواد مكتملة؟ هل يمكن صيانة المستودع بشكل مستمر؟ ماذا لو حدثت مشكلة في العتاد؟ هل يستطيع المطورون إعادة الإنتاج والتعديل بسلاسة؟ وهل تسمح الرخصة بالتطوير الثانوي والاستخدام التجاري؟

这些都是开源项目绕不过去的考验。

من RPO إلى RP1، قدّمت RoboParty بالفعل إطاراً يشمل الجسم المفتوح والأدوات البرمجية ومنظومة المطورين.

أما ما إذا كان سيتشكل نظام بيئي حقيقي فعلاً، فذلك يتوقف على عدد المطورين المستعدين للمشاركة لاحقاً وعلى حجم الإنجازات العملية المتراكمة.

对整个行业来说，这件事的意义可能比多发布一台开源机器人更大。

ظلّت عتبة الدخول إلى تطوير الروبوتات ذات الشكل البشري مرتفعة باستمرار. فالميكانيكا والكهرباء والتحكم والخوارزميات، كل حلقة من هذه الحلقات تتطلب كفاءات متخصصة واستثماراً طويل الأمد.

哪怕只想验证一个新想法，也可能得先花不少时间搭建基础平台。

يتيح المصدر المفتوح للقادمين فرصة البناء على الإنجازات القائمة لمواصلة البحث، كما يتيح للتقنية الواحدة أن يتم التحقق منها وتحسينها ومدّها من قبل فرق مختلفة بشكل متكرر.

بالتأكيد، نشر المخططات والأكواد لا يعني أن تكاليف العتاد والتحديات الهندسية ستختفي. فتشكيل نظام بيئي حقيقي يتطلب أيضاً صيانة ومساهمات مستمرة.

غير أنه كلما زادت التقنيات الأساسية القابلة للبحث والتعديل وإعادة الاستخدام، ربما يتمكن قطاع الروبوتات ذات الشكل البشري من تقليل إعادة اختراع العجلة، والحصول على فرص أكبر لاستكشاف تقنيات جديدة.

一家公司能探索的方向终究有限。

فقط بفتح الصندوق الأسود للتقنية ستتاح الفرصة لمشاركة المزيد من الأشخاص، ودفع الروبوتات ذات الشكل البشري قدماً معاً.

附：RP1开源资源与内测信息

[1]RP1开发资源：
https://github.com/Roboparty/RP1

[2]技术白皮书：
https://roboparty.com/documents/roboto-01

حالياً، فتحت RoboParty باب طلبات المشاركة في الاختبار الداخلي المباشر لـ RP1، والموجّه للمطورين والفرق التي لديها احتياجات مشاريع فعلية وترغب في المشاركة المستمرة في تكرار تطوير المنتج. يمكن للمشاركين الإبلاغ عن المشكلات وتقديم Issue، والاستمتاع بسعر المشاركة في الاختبار الداخلي المشترك.

申请入口：
https://roboparty.com/beta/RP1