Sind Bein-Roboter am Arbeitsplatz sicher?

Eine neue Studie legt nahe, dass es noch eine lange Zeit dauern könnte, bevor wir sicher mit Bein-Robotern in der realen Welt interagieren können.

Eine kürzlich veröffentlichte Studie auf der 2022 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) hat Licht auf das Problem des Testens und Charakterisierens der Sicherheit von Bein-Robotern geworfen. Unter der Leitung eines Teams von Forschern an der Ohio State University konzentriert sich die Studie auf diese Art von Maschinen, die anstelle von Rädern mechanische Gliedmaßen für die Bewegung verwenden. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die aktuellen Modelle von Bein-Robotern nicht immer vorhersehbar in realen Szenarien funktionieren, was es schwierig macht, ihren Erfolg oder Misserfolg in Aufgaben, die Bewegung erfordern, vorherzusagen.

Nicht-Intuitive und Komplexe Systeme

Bowen Weng ist ein PhD-Student im Bereich Elektrotechnik und Informatik an der Ohio State University.

“Unsere Arbeit zeigt, dass diese robotischen Systeme komplex und, was noch wichtiger ist, nicht-intuitiv sind”, sagte Bowen. “Das bedeutet, dass man sich nicht auf die Fähigkeit des Roboters verlassen kann, in bestimmten Situationen zu reagieren, sodass die Vollständigkeit des Testens noch wichtiger wird.”

Die wissenschaftliche Gemeinschaft fordert universelle Sicherheitstests für mobile Roboter, da sie immer mehr fortschrittlichere Aufgaben ausführen. Die Integration von Robotern und künstlicher Intelligenz in unser tägliches Leben unterstreicht die Notwendigkeit standardisierter Sicherheitsmaßnahmen. Bein-Roboter stellen insbesondere ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar, da sie oft aus Metall bestehen und Geschwindigkeiten von bis zu 20 Meilen pro Stunde erreichen können. Wenn sie in realen Umgebungen neben Menschen operieren, betont die Unvorhersehbarkeit dieser Umgebungen noch mehr die Notwendigkeit strenger Sicherheitsvorschriften.

“Testen ist wirklich darum, Risiken zu bewerten, und unser Ziel ist es, zu untersuchen, wie viel Risiko die Robotik derzeit für Benutzer oder Kunden in einem Arbeitszustand darstellt”, sagt Weng.

Weng bemerkt, dass es derzeit einige Sicherheitsspezifikationen für die Bereitstellung von Bein-Robotern gibt, es jedoch noch keine allgemeine Übereinstimmung über das Testen in der Praxis gibt.

Entwicklung eines neuen Rahmens für das Testen von Bein-Robotern

Die Studie ist die erste, die einen datengetriebenen, szenariobasierten Sicherheitstestrahmen für Bein-Roboter entwickelt.

“In der Zukunft könnten diese Roboter die Chance haben, mit Menschen Seite an Seite zu leben, und werden wahrscheinlich von mehreren internationalen Parteien gemeinsam produziert”, sagt Weng. “Es ist also extrem wichtig, Sicherheits- und Testvorschriften zu haben, um den Erfolg dieses Produkts zu gewährleisten.”

Die Studie nutzt stichprobenbasierte Machine-Learning-Algorithmen, um zu bestimmen, wie simulierte Roboter während realer Tests fehlschlagen könnten. Sie wurde teilweise von Wengs Erfahrung als Fahrzeugsicherheitsforscher am Transportation Research Center, einem Partner der National Highway Traffic Safety Administration, beeinflusst.

Das Team bewertete eine Reihe von Bedingungen, die die Stabilität eines Roboters beim Navigieren in einer neuen Umgebung gewährleisten, was als einer der entscheidenden Faktoren für die Gesamtsicherheitsleistung gilt. Mit Algorithmen, die aus vorherigen Robotik-Experimenten abgeleitet wurden, entwarfen das Team mehrere Szenarien für die Robotersimulationen.

Ein Versuch konzentrierte sich auf die Untersuchung der Fähigkeit des Roboters, sich während der Ausführung von Aufgaben bei verschiedenen Gangarten zu bewegen, wie z. B. rückwärts laufen oder auf der Stelle treten. In einem anderen Versuch testeten die Forscher die Stabilität des Roboters, wenn er mit genug Kraft gestoßen wurde, um seine Richtung zu ändern.

Die Ergebnisse zeigten, dass ein Roboter in 3 von 10 Versuchen nicht in der Lage war, das Gleichgewicht zu halten, wenn er aufgefordert wurde, seine Ganggeschwindigkeit zu erhöhen. Ein anderer Roboter konnte jedoch in 100 Versuchen aufrecht bleiben, wenn er von links geschoben wurde, aber fiel in 5 von 10 Versuchen um, wenn die gleiche Kraft auf seine rechte Seite angewendet wurde.

Obwohl es einige Zeit dauern mag, hat das Framework der Forscher das Potenzial, die kommerzielle Bereitstellung von Bein-Robotern zu unterstützen und einen Sicherheitsstandard für Roboter mit unterschiedlichen Strukturen und Eigenschaften zu bieten. Weng erwähnte, dass es noch eine Weile dauern wird, bis das Framework implementiert werden kann.

“Wir glauben, dass dieser datengetriebene Ansatz uns helfen wird, eine unvoreingenommene, effizientere Methode zur Beobachtung von Robotern in Testumgebungen zu schaffen”, sagt Weng. “Was wir anstreben, ist nicht sofortiges, sondern für Forscher in der Zukunft.”