足を持つロボットは職場で安全か？

新しい研究によると、足を持つロボットが現実の世界で安全に交互作用できるようになるまでまだ時間がかかる可能性がある。

最近の研究は、2022 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)で発表され、足を持つロボットの安全性のテストと特性化の問題を明らかにした。オハイオ州立大学の研究チームが主導するこの研究は、車輪ではなく機械的な四肢を使用して移動するタイプのロボットに焦点を当てている。この研究の結果は、現在の足を持つロボットのモデルが、実際のシナリオで常に予測可能に動作しないことを示しており、移動を伴うタスクで成功または失敗を予測することが困難であることを示している。

反直感的で複雑なシステム

ボーウェン・ウェンは、オハイオ州立大学の電気・コンピューター工学の博士課程の学生である。

「私たちの研究は、これらのロボットシステムが複雑であり、さらに重要なのは、反直感的であることを示している」とボーウェンは言った。「つまり、ロボットが特定の状況でどのように反応するかを知ることができないため、テストの完全性がさらに重要になる。」

科学者たちは、モバイルロボットのための普遍的な安全性テスト規制を求めており、ロボットと人工知能が私たちの日常生活にさらに統合されるにつれて、標準化された安全対策の必要性が強調される。足を持つロボットは特に、金属で作られており、時速20マイルまで達することができるため、重大な安全リスクをもたらす。人間と共に現実の環境で作動するとき、環境の予測不可能性は、厳格な安全規制の必要性をさらに強調する。

「テストは、実際にはリスクを評価することについてであり、私たちの目標は、ロボットが現在、ユーザーまたは顧客に与えるリスクを調査することである」とウェンは言う。

ウェンは、現在、足を持つロボットの展開のためのいくつかの安全性の仕様があるが、まだフィールドでのテストについての共通の合意がないことを指摘する。

足を持つロボットのテストのための新しいフレームワークの開発

この研究は、葉を持つロボットのためのデータ駆動型、シナリオベースの安全性テストフレームワークを開発した最初の研究である。

「将来的には、これらのロボットは人間と側によって生活する機会があり、多くの国際的な当事者によって共同で生産される可能性が高い」とウェンは言う。「したがって、製品の成功のために、安全性とテスト規制を確立することが非常に重要である。」

この研究は、シミュレートされたロボットが現実のテストでどのように不正しく動作するかを判断するために、サンプルベースのマシンラーニングアルゴリズムを利用する。この研究は、ウェンの経験、つまり、国家高速道路交通安全局のパートナーである交通研究センターでの車両安全研究者としての経験から影響を受けている。

研究チームは、ロボットの安定性を保つために、新しい環境を移動する際に必要な一連の条件を評価した。これは、ロボットの全体的な安全性パフォーマンスを決定する上で重要な要素の1つと考えられている。以前のロボット実験から派生したアルゴリズムを使用して、研究チームはロボットのシミュレーションのための複数のシナリオを設計した。

1つの試験では、後ろ向きに歩いたり、立ち位置で歩いたりするなどのさまざまな歩幅でタスクを実行しながらロボットが移動する能力を調べた。別の試験では、研究者はロボットが十分な力で押されたときの安定性をテストした。

結果は、1つのロボットが10回の試行のうち3回、歩幅を増加するように指示されたときにバランスを維持できなかったことを示した。しかし、別のロボットは、左側から押されたときに100回の試行すべてで立ったままだったが、同じ力が右側に適用されたときに10回の試行のうち5回転倒した。

まだ時間がかかるかもしれないが、研究者のフレームワークは、足を持つロボットの商業的な展開を支援し、さまざまな構造と特性を持つロボットのための安全性ベンチマークを提供する可能性がある。ウェンは、このフレームワークが実装されるまで時間がかかることを言及した。

「私たちは、このデータ駆動型のアプローチが、テスト環境の条件下でロボットを観察するための、偏見のない、より効率的な方法を作成するのに役立つと考えている」とウェンは言う。「私たちが目指しているのは、すぐに実現することではなく、将来の研究者たちのためにである。」