Ludzie i roboty ramię w ramię? Nowe narzędzie pomaga projektantom tworzyć bezpieczniejsze maszyny

Niegdyś o współpracy między ludźmi i robotami można było przeczytać tylko w literaturze science fiction, ale w ostatnich latach stała się ona przedmiotem większej uwagi. Wraz z postępem technologicznym ludzie coraz częściej spotykają się z robotami w życiu codziennym. Taki kontakt nie ogranicza się tylko do zabawek i sprzętu gospodarstwa domowego, takiego jak automatyczne odkurzacze. Dochodzi do niego również w miejscu pracy, ponieważ maszyny przejmują od ludzi niebezpieczne i powtarzające się zadania. Przyczyniając się do zwiększania częstotliwość interakcji między człowiekiem i robotem (HRI), roboty są opracowywane pod kątem stosowania w takich dziedzinach jak edukacja, branża hotelarska, opieka nad osobami starszymi, rehabilitacja i terapia wspomagana robotami.

W przypadku HRI jednym z najważniejszych zagadnień jest bezpieczeństwo. Tam, gdzie dochodzi do fizycznego kontaktu człowieka z robotem, prawdopodobne jest wystąpienie niebezpiecznych kolizji. Dzięki częściowemu wsparciu projektów ILIAD i SoftPro ze środków dwóch unijnych grantów naukowcy z Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR) i Uniwersytetu Leibniza w Hanowerze wspólnie opracowali narzędzie, które pomaga twórcom robotów w analizie bezpieczeństwa projektowanych przez nich maszyn. Ich nowe narzędzie, nazwane „mapą bezpieczeństwa”, zostało opisane w artykule opublikowanym na stronie „IEEE Xplore”.

Wskazanie drogi do bezpieczeństwa robotów

We wcześniejszej pracy analizującej bezpieczeństwo robotów zespół połączył zachowanie robota podczas kolizji z danymi dotyczącymi obrażeń ciała u człowieka. Po rozwinięciu tej koncepcji uczeni porównują teraz całe konstrukcje robotów (tj. zakres masy i prędkości całego obszaru roboczego robota lub podobszarów zależnych od zadania) z danymi o obrażeniach. Dane dotyczące obrażeń mogą pochodzić z różnego rodzaju eksperymentów i dyscyplin oraz mogą dotyczyć różnych części ciała. W ramach projektu bada się również, czy powierzchnia kolizji jest tępa, ostra czy krawędziowa oraz czy samo zderzenie jest ograniczone lub nieograniczone. Informacje te są przedstawione w ujednolicony sposób, noszący nazwę „mapy bezpieczeństwa”.

„Mapa bezpieczeństwa” pomaga użytkownikom określić, czy projektowany przez nich robot może powodować określone obrażenia podczas nieoczekiwanych kolizji. Konstruktorzy mogą również wskazać najbardziej niebezpieczne obszary w miejscu pracy robota i porównać go z innymi maszynami pod względem charakterystyki bezpieczeństwa.

Dzięki temu projektanci mają dostęp do przejrzystych informacji na temat obrażeń, do których może dojść w trakcie eksploatacji. Pomaga to kierować procesem projektowania sprzętu, a także przyczynia się do bezpiecznego sterowania i planowania ruchu projektowanego robota.

Badacze przetestowali swoją mapę za pomocą dwóch robotów: PUMA 560 i KUKA Lightweight Robot IV+. Dane dotyczące obrażeń, które wykorzystali w eksperymencie, pochodzą z 50 lat badań urazów biomechanicznych.

Mapa jest prawdopodobnie pierwszym na świecie dynamicznym i dokładnym narzędziem do analizy bezpieczeństwa dla manipulatorów robotycznych. Może ona w przyszłości doprowadzić do zasadniczych zmian sposobu projektowania przyjaznych dla człowieka robotów.
W projekcie ILIAD (Intra-Logistics with Integrated Automatic Deployment: safe and scalable fleets in shared spaces) opracowywane są innowacyjne rozwiązania robotyczne dla istniejących obiektów magazynowych. Stworzenie obszernej bazy danych na temat bezpieczeństwa w zakresie obrażeń jest elementem działań mających na celu zapewnienie bezpiecznej pracy robotów w środowiskach współdzielonych z ludźmi.

Uczestnicy inicjatywy SoftPro (Synergy-based Open-source Foundations and Technologies for Prosthetics and RehabilitatiOn) badają i projektują miękkie, synergiczne technologie robotyczne w celu opracowania nowych protez, egzoszkieletów i urządzeń wspomagających rehabilitację kończyn górnych. Jej celem jest stworzenie produktów końcowych, które będą przystępne cenowo, dostępne, użyteczne i opłacalne.

Więcej informacji:
strona projektu ILIAD
strona projektu SoftPro