Zijn Legged Robots veilig op de werkplek?

Een nieuwe studie suggereert dat het nog lang kan duren voordat we veilig kunnen communiceren met legged robots in de echte wereld.

Een recente studies gepubliceerd in de 2022 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) heeft licht geworpen op de kwestie van het testen en karakteriseren van de veiligheid van legged robots. Onder leiding van een team van onderzoekers van de Ohio State University, richt de studie zich op dit soort machines, die mechanische ledematen gebruiken in plaats van wielen om te bewegen. De bevindingen van het onderzoek laten zien dat de huidige modellen van legged robots zich niet altijd voorspelbaar gedragen in real-life scenario's, waardoor het een uitdaging is om te anticiperen op hun succes of falen bij taken waarbij beweging betrokken is.

Anti-intuïtieve en complexe systemen

Bowen Weng is een promovendus in elektrische en computertechniek aan de Ohio State.

"Ons werk laat zien dat deze robotsystemen complex en, nog belangrijker, anti-intuïtief zijn", zei Bowen. "Het betekent dat je er niet op kunt vertrouwen dat de robot weet hoe hij in bepaalde situaties moet reageren, dus de volledigheid van de tests wordt nog belangrijker."

De wetenschappelijke gemeenschap roept op tot universele veiligheidstestvoorschriften voor mobiele robots, aangezien deze steeds meer geavanceerde taken uitvoeren. De integratie van robots en kunstmatige intelligentie in ons dagelijks leven benadrukt de behoefte aan gestandaardiseerde veiligheidsmaatregelen. Vooral robots met poten vormen een aanzienlijk veiligheidsrisico, omdat ze vaak van metaal zijn gemaakt en snelheden tot 20 mph kunnen halen. Bij het werken in real-world omgevingen naast mensen, benadrukt de onvoorspelbaarheid van deze omgevingen nog meer de noodzaak van strikte veiligheidsvoorschriften.

"Testen gaat eigenlijk over het beoordelen van risico's, en ons doel is om te onderzoeken hoeveel risico's robotica momenteel vormt voor gebruikers of klanten terwijl ze in werkende staat zijn", zegt Weng.

Weng merkt op dat hoewel er momenteel enkele veiligheidsspecificaties zijn voor de inzet van robots met poten, er nog steeds geen algemene overeenstemming bestaat over het testen ervan in het veld.

Een nieuw raamwerk ontwikkelen voor het testen van legged robots

De studie is de eerste die een gegevensgestuurd, op scenario's gebaseerd veiligheidstestraamwerk voor doorbladerde robots ontwikkelt.

"In de toekomst hebben deze robots misschien de kans om naast mensen te leven, en zullen ze hoogstwaarschijnlijk gezamenlijk worden geproduceerd door meerdere internationale partijen", zegt Weng. "Dus het hebben van veiligheids- en testvoorschriften is uiterst belangrijk voor het succes van dit soort producten."

Het onderzoek maakt gebruik van op monsters gebaseerde machine learning-algoritmen om te bepalen hoe gesimuleerde robots mogelijk defect raken tijdens tests in de echte wereld. Het werd gedeeltelijk beïnvloed door Wengs ervaring als onderzoeker op het gebied van voertuigveiligheid bij het Transportation Research Center, een partner van de National Highway Traffic Safety Administration.

Het team evalueerde een reeks voorwaarden die de stabiliteit van een robot garanderen tijdens het navigeren in een nieuwe omgeving, wat wordt beschouwd als een van de cruciale factoren bij het bepalen van de algehele veiligheidsprestaties. Met behulp van algoritmen die zijn afgeleid van eerdere robotica-experimenten, ontwierp het team meerdere scenario's voor de simulaties van de robots.

Eén proef was gericht op het onderzoeken van het vermogen van de robot om te bewegen tijdens het uitvoeren van taken met verschillende gangen, zoals achteruit lopen of op zijn plaats stappen. In een andere proef testten de onderzoekers de stabiliteit van de robot wanneer deze met voldoende kracht werd geduwd om van richting te veranderen.

De resultaten toonden aan dat één robot in 3 van de 10 proeven het evenwicht niet kon bewaren toen hem werd gevraagd zijn loopsnelheid te verhogen. Een andere robot kon echter in 100 pogingen overeind blijven wanneer hij vanaf zijn linkerkant werd geduwd, maar viel in 5 van de 10 pogingen om toen dezelfde kracht op zijn rechterkant werd uitgeoefend.

Hoewel het enige tijd kan duren, heeft het raamwerk van de onderzoekers het potentieel om de commerciële inzet van legged robots te ondersteunen en een veiligheidsmaatstaf te bieden voor robots met verschillende structuren en eigenschappen. Weng zei dat het nog even zal duren voordat het raamwerk kan worden geïmplementeerd.

"Wij geloven dat deze datagestuurde aanpak zal helpen bij het creëren van een onbevooroordeelde, efficiëntere manier om observaties van robots te maken in de omstandigheden van een testomgeving", zegt Weng. "Waar we naartoe werken, is niet onmiddellijk, maar voor onderzoekers later."