腿式机器人在工作场所是否安全？

一项新研究表明，在我们能够安全地与腿式机器人在现实世界中交互之前，可能还需要很长时间。

最近的一项研究发表在2022年IEEE/RSJ国际智能机器人和系统会议（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移动的机器人。研究结果显示，当前的腿式机器人模型在现实生活场景中并不总是表现出可预测的行为，这使得预测它们在涉及运动的任务中的成功或失败变得具有挑战性。

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的博士生。

“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，因此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，因为它们越来越多地执行更高级的任务。机器人和人工智能在我们日常生活中的整合凸显了标准化安全措施的必要性。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，不可预测的环境进一步强调了严格的安全规定的必要性。

“测试实际上是关于评估风险，我们的目标是调查机器人在工作条件下目前对用户或客户带来的风险，”Weng说。

Weng指出，虽然目前有一些安全规格用于部署腿式机器人，但仍然没有对测试它们的场景达成共识。

开发新的腿式机器人测试框架

该研究是首次开发数据驱动的、基于场景的安全测试框架，用于测试腿式机器人。

“在未来，这些机器人可能会有机会与人类并肩生活，并且可能会由多个国际方共同生产，”Weng说。“因此，制定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Weng在交通研究中心（National Highway Traffic Safety Administration的合作伙伴）担任车辆安全研究员的经验的影响。

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，这被认为是确定其整体安全性能的关键因素之一。使用来自以前机器人实验的算法，该团队设计了多个机器人模拟场景。

一项试验重点是检查机器人在不同步态（如后退或原地踏步）下移动和执行任务的能力。另一项试验，研究人员测试了机器人在被推动足以改变其方向时的稳定性。

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100次试验中保持直立，当从左侧推动时，但在10次试验中有5次从右侧推动时就会倒下。

尽管可能需要一些时间，但研究人员的框架有可能支持腿式机器人在商业上的部署，并为具有不同结构和特性的机器人提供安全基准。Weng提到，框架的实施还需要一段时间。

“我们相信，这种数据驱动的方法将有助于以无偏见和更高效的方式观察机器人在测试环境中的表现，”Weng说。“我们正在努力实现的目标不是立即实现的，而是为了未来的研究人员。”