Немецкие ученые научат роботов правильно бить людей


Роботы уже убивают людей на производстве — несчастные случаи в основном связаны с человеческим фактором. Ученые решили снизить такие риски.

16 ноября 2015
 
…Стефана Бернштейна привязывают к металлической конструкции. На испытуемого надевают светонепроницаемую повязку и наушники — Бернштейн не должен видеть или слышать то, как специальная машина собирается его ударить… 

Не стоит беспокоиться: с 54-летним Стефаном Бернштейном (Stephan Bernstein) все будет в порядке — он входит в группу из 15 добровольцев, работающих с исследователями из немецкого Института автоматизации производства Фраунгофера (Fraunhofer IFF Institute), которые собираются выяснить, как можно обезопасить людей, работающих бок о бок с роботами.

Ученые собираются настроить и запрограммировать механических помощников так, чтобы они отслеживали поведение людей и замедляли выполнение рабочих операций или полностью останавливали их в ситуациях, ведущих к нанесению ранений или увечий. Но насколько сильно робот может ударить человека, не травмировав его? И как меняется ситуация, если манипулятор робота снабжен острой насадкой или контактирует с особо чувствительными частями человеческого тела? — На эти вопросы собирается найти ответы Роланд Беренс (Roland Behrens), ученый работающий с добровольцами, в число которых входит и Стефан Бернштейн.
Ученые собираются настроить и запрограммировать механических помощников так, чтобы они отслеживали поведение людей и замедляли выполнение рабочих операций или полностью останавливали их в ситуациях, ведущих к нанесению ранений или увечий. Но насколько сильно робот может ударить человека, не травмировав его? И как меняется ситуация, если манипулятор робота снабжен острой насадкой или контактирует с особо чувствительными частями человеческого тела? — На эти вопросы собирается найти ответы Роланд Беренс (Roland Behrens), ученый работающий с добровольцами, в число которых входит и Стефан Бернштейн.

За последний год только в Германии произошло 158 производственных происшествий, связанных со взаимодействием людей и роботов — по данным немецкой страховой группы DGUV это самый высокий показатель за последние 10 лет. Так, в июне этого года робот, установленный на конвейере предприятия Volkswagen, нанес смертельную травму рабочему, схватив его манипулятором и прижав к стальной плите.

Проблема взаимодействия людей и роботов становится весьма насущной: по данным Международной федерации робототехники в прошлом году немецкие и японские производители роботов — Kuka и Fanuc — побили рекорды продаж предыдущих лет.

Уже существует стандарт безопасности для индустриальных роботов, в котором прописан максимальный порог силового воздействия со стороны роботов — 150 ньютонов — но это лишь общие указания. «На сегодняшний день не существует информации о том, как воздействуют те или иные контактные поверхности на разные части тела. Удар иглой в глаз с силой 150 ньютонов сильно отличается от удара по ноге большой сферой с приложением той же силы», — рассказывает Беренс, который работает над выработкой соответствующих стандартов совместно с Институтом безопасности труда (German Institute for Occupational Safety). На самом деле, 150 ньютонов чаще всего ощущаются как очень слабый хлопок — боксеры-тяжеловесы могут нанести удар с силой около 5000 ньютонов.
Для проведения экспериментов был специально сконструирован автомат, способный наносит удары и фиксировать результаты. В его основе — механический маятник, имитирующий манипулятор робота. Каждый из добровольцев подвергался «экзекуции» — маятник, раскачиваясь с минимальной скоростью и максимально допустимой массой, ударял в кисть, предплечье, верхнюю часть руки и плечо. Испытуемые оценивали боль по шкале от 1 до 10 (Беренс останавливал тесты при показателе «5»), а затем их кожа сканировалась ультразвуком на предмет появления ушибов.

После того как будут окончены эксперименты по воздействию на руки испытуемых, исследователи планируют проверить реакцию и других частей тела. По словам Беренса, его группа надеется, что их работа повлияет на возможности роботов следующего поколения, связанные с техникой безопасности — таких механических помощников как Annie, прототип которой обошелся в 300 тыс. евро и выглядит как раздобревший робот Wall-E из одноименного мультфильма. Annie оснащена 6 камерами и может безопасно и автономно перемещаться с большой скоростью между рабочим персоналом; робот имеет трехпалый манипулятор и способен работать с набором инструментов, включая отвертку. 

Есть и другие способы сделать роботов безопасными для человека. Их, например, оснащают мягким покрытием, поверхностями, которые при контакте с человеком отключают агрегат, или — в случае с большими роботами, вес который исчисляется сотнями килограмм — специальным напольным покрытием, которое цветом и рельефом предупреждает работника о разных уровнях опасности.

«Исследования, подобные нашим, особенно необходимы, так как роботы становятся все сложнее, — рассказывает Беренс. — Это очень важный шаг к появлению роботов в наших домах».



Что еще почитать