چگونه یک بازوی رباتیکی اسباب‌بازی از دهه ۱۹۸۰ الهام‌بخش رباتیک مدرن شد
کارهایی که آرماترون انجام می‌داد، آن‌قدرها هم با وظایفی که امروزه هوش مصنوعی در حال انجام آن‌هاست، تفاوت ندارد.
به‌عنوان فرزند یک مهندس الکترونیک، بخش زیادی از دوران کودکی‌ام را در فروشگاه رادیوشک محله‌مان سپری کردم. درحالی‌که پدرم مشغول پیدا کردن خازن‌ها و مقاومت‌ها بود، من در قسمت اسباب‌بازی‌ها وقت می‌گذراندم. آنجا بود، در سال ۱۹۸۴، که بهترین اسباب‌بازی دوران کودکی‌ام را کشف کردم: بازوی رباتیکی آرماترون.
این اسباب‌بازی به‌عنوان «بازویی ربات‌مانند برای کمک به نوابغ جوان در آزمایش‌ها و تحقیقات علمی» توصیف شده بود، و به‌ندرت پیش می‌آمد که یک اسباب‌بازی واقعاً به وعده‌هایی که روی جعبه‌اش نوشته شده بود، عمل کند. اما این یک بازوی رباتیک واقعی بود. می‌توانستی بازو را به دور پایه‌اش بچرخانی، آن را به بالا و پایین متمایل کنی، در مفصل «آرنج» خم کنی، مچ را بچرخانی و دست مفصل‌دار نارنجی‌رنگ را با حرکاتی هماهنگ و زیبا باز و بسته کنی؛ و همه این‌ها فقط با استفاده از دو جوی‌استیک چرخان انجام می‌شد.
هرکسی که با این اسباب‌بازی بازی کرده باشد، صدای خاص آن را به خاطر دارد. به‌محض اینکه دکمه پاور را به وضعیت روشن می‌بردی، صدای مداومی از چرخ‌دنده‌های پلاستیکی که در حال چرخش و جابه‌جایی بودند به گوش می‌رسید. و اگر سعی می‌کردی آن را از محدوده حرکتی‌اش فراتر ببری، با صدایی خش‌دار و تکرارشونده «کلیک ... کلیک ... کلیک» اعتراض می‌کرد و می‌لرزید.
این فقط کودکان نبودند که آرماترون را خاص می‌دانستند. این اسباب‌بازی روی جلد شماره نوامبر/دسامبر ۱۹۸۲ مجله Robotics Age قرار گرفت؛ مجله‌ای که اشاره کرده بود این اسباب‌بازی ۳۱.۹۵ دلاری (حدود ۹۶ دلار به ارزش امروز) «قابلیت‌هایی دارد که معمولاً فقط در بازوهای آزمایشی بسیار گران‌قیمت دیده می‌شوند.»
چند سال پیش، آرماترونم را پیدا کردم و وقتی آن را باز کردم تا دوباره راه‌اندازیش کنم، با کمال تعجب دیدم که به‌جز جای باتری‌های D سل، یک کلید و یک موتور کوچک سه‌ولت DC، هیچ قطعه الکترونیکی دیگری درون آن وجود ندارد. این وسیله کاملاً مکانیکی بود. بعدتر، نقشه‌های ثبت اختراع آن را به‌صورت آنلاین پیدا کردم و دیدم که شماتیک جعبه‌دنده‌اش چقدر پیچیده است. این طراحی کار یک نابغه – یا شاید یک دیوانه – بود.
مردی پشت این بازو
باید داستان ساخت این اسباب‌بازی را می‌فهمیدم. با شرکت تولیدکننده، تامی (که اکنون با نام تاکارا تامی شناخته می‌شود) تماس گرفتم؛ شرکتی ژاپنی که بیش از صد سال قدمت دارد. آن‌ها مرا با هیرویوکی واتانابه، مهندس و طراح اسباب‌بازی ۶۹ ساله‌ای که در توکیو زندگی می‌کند، آشنا کردند. او اکنون بازنشسته شده، اما ۴۹ سال در تامی کار کرده و بسیاری از اسباب‌بازی‌های الکترونیکی کلاسیک دهه ۸۰ مانند Blip، Digital Diamond، Digital Derby و Missile Strike را ساخته است. نام واتانابه روی ۴۴ ثبت اختراع دیده می‌شود و او در عرضه ۵۰ تا ۶۰ محصول به بازار نقش داشته است. واتانابه به‌صورت ویدئویی به سؤالات من پاسخ داد و جواب‌هایش از زبان ژاپنی ترجمه شد.
او گفت: «من دوره‌ای نداشتم که به‌طور حرفه‌ای مهندسی بخوانم. در عوض، در نوعی دبیرستان فنی در ژاپن ثبت‌نام کردم که مهندسان فنی را آموزش می‌دهد و درواقع در بخش برق آن درس خواندم.»
پس از آن، در شرکت کوماتسو مشغول به کار شد—چون به گفته خودش «بولدوزرها را دوست داشت.» اما در سال ۱۹۷۴ متوجه شد که شرکت تامی نیرو استخدام می‌کند و تصمیم گرفت وارد دنیای اسباب‌بازی‌ها شود. او گفت: «به من گفته شد که تامی، شماره یک شرکت اسباب‌بازی در ژاپن است، بنابراین تصمیم گرفتم نگاهی به آن بیندازم. با قطار شبانه از منطقه توهوکو به توکیو رفتم تا در آزمون استخدامی شرکت کنم، و این‌گونه به تامی پیوستم.»
الهام اولیه برای ساخت آرماترون از بریده‌ای از روزنامه آمد که رئیس واتانابه برایش آورد. او به یاد می‌آورد: «تصویری از یک بازوی مکانیکی بود که با سه انگشت یک تخم‌مرغ را نگه داشته بود. فکر می‌کنم از همان ابتدا گفتیم: "جهت‌گیری دنیا دارد به این سمت می‌رود، بیایید ما هم چنین چیزی بسازیم."»
واتانابه به‌عنوان سرپرست تیم کوچکی، مدتی روی پروژه‌ای دیگر تمرکز کرد، و وقتی به پروژه بازوی رباتیک بازگشت، دید که تیم نمونه اولیه‌ای ساخته است. اما این نمونه با شکل نهایی آرماترون تفاوت زیادی داشت. او گفت: «دست از کنار بدنه بیرون زده بود و فقط می‌توانست حدود ۹۰ درجه حرکت کند. پنل کنترل هم شش موقعیت حرکتی داشت که با استفاده از شش کلید جداگانه کنترل می‌شد. من شخصاً از این موضوع خوشم نمی‌آمد.» بنابراین دوباره دست‌به‌کار شد.
جرقه ایده اصلی واتانابه از علاقه‌اش به هلی‌کوپترهای کنترلی رادیویی آمد. او با بالا نگه داشتن یک کنترل دو جوی‌استیکی گفت: «این نوع کنترل اجازه می‌دهد که با دو دست، چهار حرکت انجام دهی، اما من فکر کردم اگر این بخش را بچرخانی، می‌توانی شش حرکت را همزمان داشته باشی.»
او افزود: «من همیشه می‌خواستم سیستمی بسازم که بتواند ۳۶۰ درجه بچرخد، بنابراین شروع کردم به فکر کردن درباره اینکه چطور می‌توان این سیستم را عملی کرد.»
واتانابه تأکید داشت که هرچند نام او به‌عنوان مخترع اصلی آرماترون ثبت شده، اما این پروژه یک کار تیمی بوده است. یک طراح، بدنه، رنگ‌ها و لوگو را طراحی کرده و جزئیاتی به آن افزوده بود تا شبیه ربات‌های صنعتی آن زمان شود، ازجمله لوله‌های لاستیکی که درواقع صرفاً جنبه تزئینی داشتند.
زمانی‌که آرماترون برای اولین بار در سال ۱۹۸۱ عرضه شد، مهندسان رباتیک شروع به تماس با واتانابه کردند. او گفت: «بازخوردها بیشتر از طرف محققان دانشگاهی، کارخانه‌ها و شرکت‌هایی بود که ربات‌های صنعتی می‌ساختند، نه از فروشگاه‌های اسباب‌بازی. آن‌ها خیلی تشویقمان کردند و زیاد با هم صحبت می‌کردیم.»
اثرگذاری رباتی از رادیوشک
ظاهر و عملکرد برجسته آرماترون تأثیر زیادی روی بسیاری از کودکان گذاشت—کسانی که بعدها در دنیای رباتیک حرفه‌ای شدند.
یکی از آن‌ها آدام برل است، مهندس طراحی مکانیکی که ۱۵ سال است در شرکت Boston Dynamics ربات می‌سازد؛ ازجمله Petman، اطلس معروف یوتیوب و ربات چهارپای کوچک Spot.
برل در نزدیکی یک فروشگاه رادیوشک در نیویورک سیتی بزرگ شد. او می‌گوید: «وقتی می‌خواستم به ایستگاه مترو بروم، از کنار رادیوشک عبور می‌کردیم. همیشه آنجا توقف می‌کردم و با آرماترون بازی می‌کردم، تایمر را تنظیم می‌کردم، چالش‌ها را انجام می‌دادم. می‌دانم که این یک اسباب‌بازی بود، اما واقعاً یک ربات واقعی به‌نظر می‌رسید.» آرماترون همان قلابی بود که او را به رادیوشک کشاند و درنهایت علاقه مادام‌العمرش به مهندسی را بیدار کرد: «من سکه‌ها را جمع می‌کردم و با آن‌ها هویه و سیم لحیم از رادیوشک می‌خریدم.»
او در دوران تحصیلات تکمیلی، دوباره با این اسباب‌بازی روبه‌رو شد. «یکی از هم‌اتاقی‌هایم در دفتر، یک آرماترون روی میزش داشت که خراب شده بود. با هم آن را باز کردیم، و این اولین بار بود که داخلش را می‌دیدم. یک سیستم چرخ‌دنده‌ای مکانیکی فوق‌العاده داشت که فقط با یک موتور کوچک، می‌توانست انواع حرکات را فعال یا غیرفعال کند. واقعاً شگفت‌انگیز بود که با یک موتور آن‌قدر کار انجام می‌داد. همین باعث شد دوباره به بازوهای رباتیک صنعتی فکر کنم.»
اریک پالوس، استاد مهندسی برق و علوم کامپیوتر در دانشگاه کالیفرنیا برکلی نیز به یاد دارد که چطور والدینش را برای خرید آرماترون متقاعد کرده بود: «مدام به آن‌ها می‌گفتم که این یک هدیه آموزشی عالی است.»
او به یاد می‌آورد: «ساعت‌ها با آن اشیاء را جابه‌جا می‌کردم یا حتی فقط حرکتش را تماشا می‌کردم. برایم شگفت‌انگیز بود. احساس می‌کردم واقعاً صاحب یک ربات شده‌ام.» پالوس هنوز آرماترون خود را دارد و هنوز هم کار می‌کند.
امروزه پالوس خودش ربات می‌سازد و به دانشجویانش هم ساخت ربات یاد می‌دهد. او آن‌ها را به حل مسئله در چارچوب محدودیت‌هایی مانند استفاده از مقوا یا خمیر بازی تشویق می‌کند، چون معتقد است که محدودیت‌های تیم واتانابه، آن‌ها را خلاق‌تر کرده بود.
پیوند دادن بین آرماترون کاملاً آنالوگ و ماشین‌های فوق‌پیشرفته امروزی که با هوش مصنوعی، بینایی کامپیوتری و یادگیری تقویتی حرکت می‌کنند، اصلاً دشوار نیست.
پالوس می‌گوید مسائلی که در کودکی با آرماترون با آن‌ها درگیر بود، امروزه هم توسط محققان بررسی می‌شود: «وقتی می‌خواهی چیزی را بلند کنی ولی خیلی سنگین است، یا فقط از زاویه‌ای خاص می‌توانی آن را برداری، یا اینکه چطور باید چیزی را بگیری؟ هنوز هم تحقیقات زیادی درباره این مسائل در جریان است.»
هرچند هوش مصنوعی امروزه وارد حوزه رباتیک شده، اما این حوزه هنوز هم به مهندسان، سازندگان و خلاقانی نیاز دارد که بتوانند در دنیای واقعی راه‌حل‌هایی پیدا کنند.
آرماترون بچه‌ها را به کشف مکانیزم‌های آنالوگ تشویق می‌کرد و یادآور این نکته بود که همه پیشرفت‌ها روی صفحه کامپیوتر اتفاق نمی‌افتند. این حس کنجکاوی عملی هنوز هم از بین نرفته. امروزه نسل جدیدی از علاقه‌مندان، آرماترون را از طریق انجمن‌های آنلاین و پروژه‌های DIY دوباره کشف می‌کنند. ده‌ها ویدئو از آرماترون در یوتیوب وجود دارد، از جمله نمونه‌ای که بازو را با نیروی بخار کار می‌اندازد.
واتانابه در پایان گفت: «خیلی خوشحالم که می‌بینم کسانی که به مکانیزم‌ها علاقه دارند، هنوز از این اسباب‌بازی شگفت‌زده می‌شوند. خیلی خوشحالم که هنوز هم کسانی هستند که محصولات ما را این‌قدر دوست دارند.»
Credits: "How a 1980s toy robot arm inspired modern robotics" By Jon Keegan, published in MIT Technology Review
Full article: https://www.technologyreview.com/2025/04/17/1114456/toy-armatron-modern-robotics-ai-nostalgia/
