机器腿式机器人在工作场所是否安全？

一项新研究表明，可能还需要很长时间才能安全地与腿式机器人在现实世界中交互。

最近的一项 研究 发表在 2022 年 IEEE/RSJ 国际智能机器人系统会议（IROS）上，揭示了测试和表征腿式机器人安全性的问题。由俄亥俄州立大学研究团队领导的这项研究重点关注使用机械肢体而不是轮子进行运动的机器人。研究结果显示，当前的腿式机器人模型并不总是能在现实生活场景中表现出可预测的行为，使得预测它们在涉及运动的任务中的成功或失败变得困难。

违反直觉和复杂系统

Bowen Weng 是俄亥俄州立大学电气和计算机工程博士生。

“我们的工作表明，这些机器人系统是复杂的，更加重要的是，它们是违反直觉的，” Bowen 说。“这意味着你不能依靠机器人的能力来知道如何在某些情况下反应，所以测试的完整性变得更加重要。”

科学界正在呼吁为移动机器人制定通用的安全测试规定，因为它们正在执行越来越多的高级任务。将机器人和人工智能融入我们日常生活中凸显了对标准化安全措施的需求。腿式机器人尤其具有显著的安全风险，因为它们通常由金属制成，可以达到每小时 20 英里的速度。当它们在现实世界环境中与人类一起运行时，环境的不可预测性进一步强调了对严格安全规定的需求。

“测试实际上是评估风险，我们的目标是调查机器人在工作条件下对用户或客户目前所带来的风险，” Weng 说。

Weng 指出，虽然目前有一些安全规格适用于腿式机器人的部署，但仍然没有对测试它们的共同协议。

开发用于测试腿式机器人的新框架

该研究是首次为叶式机器人开发数据驱动的、基于场景的安全测试框架。

“在未来，这些机器人可能会有机会与人类并肩生活，并将由多个国际合作伙伴共同生产，” Weng 说。“因此，安全和测试规定对于这种产品的成功至关重要。”

该研究利用基于样本的机器学习算法来确定模拟机器人在现实世界测试中可能如何故障。它部分受到了 Weng 在国家公路交通安全管理局合作伙伴交通研究中心担任车辆安全研究员的经历的影响。

该团队评估了一组条件，以确保机器人在导航新环境时的稳定性，这被认为是决定其整体安全性能的关键因素。使用来自以前机器人实验的算法，该团队为机器人模拟设计了多个场景。

一个试验重点是检查机器人在不同步态（如向后行走或原地踏步）下移动和执行任务的能力。在另一个试验中，研究人员测试了机器人在受到足以改变其方向的力时的稳定性。

结果显示，一台机器人在 10 次试验中有 3 次无法保持平衡，当要求增加步态速度时。然而，另一台机器人在受到左侧推力时能够保持直立，但在受到相同力时从右侧推倒了 5 次。

虽然可能需要一些时间，但研究人员的框架有可能支持腿式机器人的商业部署，并为具有不同结构和特性的机器人提供安全基准。Weng 提到，在该框架实施之前可能还需要一段时间。

“我们相信这种数据驱动的方法将有助于创建一种无偏见、更高效的方式来观察机器人在测试环境中的情况，” Weng 说。“我们正在努力实现的目标不是立即实现的，而是为后续研究人员提供参考。”