Intuicyjne, oparte na zaawansowanej SI roboty zdolne do przewidywania działań człowieka
Roboty odgrywają coraz większą rolę w produkcji przemysłowej – wykonują prace wymagające precyzji i pomagają osiągać założoną wydajność. Nadrzędnym celem wprowadzenia robotów do przestrzeni roboczych jest dbałość o interes i bezpieczeństwo ludzkich pracowników. Założenie to doprowadziło do zmiany koncepcji użycia robotów, które zaczęto postrzegać jako partnerów aktywnie wspomagających wykonywanie prac. Roboty nie mają zastępować ludzi, lecz uzupełniać wiedzę fachową człowieka i rozszerzać możliwości jej wykorzystania. „Fizyczne interakcje człowiek–robot to ważna dziedzina technologii, która może przynieść wiele korzyści przemysłowi oraz społeczeństwu”, mówi Francesco Nori z Włoskiego Instytutu Technologii, koordynator projektu An.Dy (Advancing Anticipatory Behaviors in Dyadic Human-Robot Collaboration). „Ważnym elementem takich rozwiązań jest zdolność robotów do reagowania na nieprzewidywalne zachowania lub przypadkowy kontakt”.
Predykcyjne modele zachowania
Zgodnie z podstawowym założeniem finansowanego ze środków UE projektu An.Dy aby taka współpraca była możliwa, roboty muszą lepiej rozumieć i przewidywać działania wykonywane przez człowieka. W związku z tym zespół projektu postawił sobie za cel usprawnienie współpracy ludzi i robotów. „Dane opisujące ruch człowieka, częstość akcji jego serca, ciśnienie krwi, temperaturę ciała i inne czynniki można gromadzić z użyciem urządzeń noszonych na ciele”, wyjaśnia Nori. „Dzięki analizie tych informacji maszyny będą mogły »nauczyć się«, jak rozpoznawać zamiary człowieka i przewidywać jego działania”. Prace nad projektem rozpoczęły się od obserwacji interakcji ludzi i robotów na linii montażowej. Na tej podstawie przygotowano bazę danych dotyczących współpracy człowiek–robot, które z kolei posłużyły do przygotowania kombinezonu An.Dy Suit – stroju, który pozwala śledzić ruch i, co ważne, rejestrować nacisk i siły fizyczne. Przypomina on stroje do śledzenia ruchów i mimiki aktora (ang. perfomance capture) stosowane w przemyśle filmowym. Zebrano ogromne ilości danych opisujących ruch robotników wykonujących różne prace, na przykład montaż części samochodowych. Na ich podstawie opracowano nowe predykcyjne modele dynamicznego ludzkiego zachowania, które mogą zrewolucjonizować współpracę człowiek–robot. „Mierząc i modelując dynamikę całego ciała ludzkiego, możemy teraz przygotowywać roboty dysponujące zupełnie nową wiedzą na temat zamiarów człowieka oraz jego cech fizycznych i psychicznych”, dodaje Nori. Rozwiązania te nieoczekiwanie znalazły zastosowanie w czasie pandemii COVID-19. Zespołowi projektu udało się opracować prototypową inteligentną opaskę, która monitoruje odległości między ludźmi oraz generuje alarm, gdy temperatura ciała użytkownika przekracza 37,5 °C. Badacze pracują obecnie nad drugim prototypem, który zamierzają wprowadzić na rynek.
Przyszła współpraca człowieka z robotem
Osiągnięcia te pokazują potencjalne korzyści, jakie mogą wyniknąć z usprawnienia współpracy ludzi i robotów. W perspektywie krótkoterminowej najbardziej zyskać może sektor wytwórczy, na którym skupiają się prace realizowane w ramach projektu An.Dy. Inteligentne egzoszkielety będą przewidywać zamiary człowieka w czasie rzeczywistym, ułatwiając wykonywanie zadań takich jak podnoszenie ciężkich przedmiotów. Ponadto zaawansowany robot współpracujący będzie mógł dostosowywać szybkość i precyzję swojego działania do cech fizycznych konkretnego pracownika, który jest zajęty ustawianiem złożonego mechanicznego elementu w odpowiednim położeniu. „Egzoszkielety wspomagające robotników wykonujących ciężkie prace mogą mieć duży wpływ na zwiększenie konkurencyjności europejskiego przemysłu”, mówi Nori. „Wydajność można poprawić poprzez zastosowanie bardziej elastycznych i efektywnych procesów produkcji. Chcielibyśmy osiągnąć optymalne połączenie siły i zaradności ludzi i robotów”. Zmniejszenie fizycznych obciążeń, na które narażeni są pracownicy, może pomóc zminimalizować liczbę urazów, co zredukuje koszty opieki zdrowotnej i odszkodowań. Rozwiązania takie będzie można wykorzystać także w opiece nad ludźmi w podeszłym wieku. Roboty zdolne do przewidywanie potrzeb użytkowników mogą wydłużyć okres samodzielności starszych osób, pomagając im w codziennych czynnościach, takich jak chodzenie i podnoszenie przedmiotów.
Słowa kluczowe
An.Dy, roboty, przemysł, egzoszkielety, produkcja, motoryzacyjny, przestrzeń robocza, współpraca, człowiek