Новаторы разрабатывают способы сделать людей более эффективными, используя экзоскелеты и виртуальные технологии, чтобы объединить людей и роботов. Есть ли у вас всё что требуется, чтобы стать робо-работником?
Одной из задач эпохи роботов в производстве является облегчение сосуществования и совместной работы людей и высокопроизводительных роботов. Один из стартапов в Кембридже, штат Массачусетс, разрабатывает технологии для решения этой задачи.
«Мы считаем, что люди и роботы обладают очень взаимодополняющими преимуществами, и многого можно достичь, если они смогут работать вместе», - сказала Клара Ву, соучредитель и вице-президент по проектированию Veo Robotics, Inc., в Кембридже, штат Массачусетс. «На всех этапах производства существуют задачи, в которых ловкость, рассудительность и гибкость человека могут эффективно сочетаться с прочностью, скоростью, точностью и повторяемостью роботов. «Роботы, ограничивающие мощность и силу, безусловно, являются важным шагом, но они решают только часть проблемы», - сказала Ву. «Мы видим, как клиенты приходят к нам с заявлениями, где, например, они хотят, чтобы робот взял тяжелую деталь и удерживал ее в определенном месте, пока рабочий выполняет над ней операцию». Ву видит большой спрос на систему, которая может использовать невероятную мощность, скорость и точность до миллиметра стандартного промышленного робота, но способна работать совместно с людьми. Соучредители Veo стремятся удовлетворить этот спрос.
Основанный в 2016 году, стартап получил начальное финансирование от Siemens Venture Capital (теперь next47). В октябре прошлого года они заработали 12 миллионов долларов на финансирование серии A от GV (ранее Google Ventures) и Lux Capital. Veo стремится преодолеть разрыв между людьми и роботами, помогая роботам лучше воспринимать свое окружение и «понять», что происходит в рабочей камере. «То, что наша система отличается от настройки, например, лазерного сканера и подключения к функциональному блоку безопасности, заключается в том, что наша система понимает, что происходит в рабочей ячейке, и понимает, что делает сам робот. Мы делаем это в 3-D, что делает систему намного более гибкой и способной реагировать на кого-то, протягивающего руку, вместо того, чтобы войти в рабочую ячейку».
Ву объяснила, что система Veo представляет собой комбинацию программно-аппаратного решения. «Наше системное оборудование состоит из нестандартных датчиков (ToF), рассчитанных на безопасность, которые отправляют данные на высокопроизводительный встроенный компьютер, который использует наши алгоритмы компьютерного зрения и управления роботом. Компьютер находится в рабочей ячейке и напрямую связывается с контроллером робота».
Система предназначена для работы с любым роботом любого из крупных производителей. Она будет поставляться с четырьмя камерами ToF глубины, которые, как ожидает Veo, охватят большинство приложений для производственных рабочих ячеек, хотя Ву сказала, что они собирают систему с возможностью настройки до восьми камер для более сложных условий.
«Наша система может отслеживать роботов, изделия и людей и знать, безопасна ли ситуация в зависимости от того, где находятся эти объекты». Если по какой-либо причине обзор камеры блокируется, система по умолчанию находится в наиболее безопасном положении. Система позволит роботу двигаться, если она будет уверена, что движение робота безопасно.
Veo уже работает с рядом партнеров, включая автопроизводителей и их поставщиков первого уровня. Они также рассматривают возможности применения в сфере погрузочно-разгрузочных работ, металлообработки и производства приборов, где люди и роботы по-прежнему разделены.
«Сегодня, когда инженер-технолог разрабатывает процесс, они думают, это ручной или автоматизированный процесс?» говорит Ву. «То, что мы действительно хотим, чтобы они могли делать, и то, что мы видим спросом по всем направлениям, - это сказать, какие элементы этого процесса должен выполнять человек, а какие элементы должен делать робот».
Это суть сотрудничества человека и робота. Применяя уникальные сильные стороны каждого из них и объединяя их для оптимального решения. Совместная работа с роботами проявляет себя интересным способом в заводском цехе.
Жилет экзоскелет
Что может быть более объединённым, чем робот, которого кто-то носит? У экзоскелетов одни из самых близких отношений с людьми. Единственные устройства, превосходящие этот уровень сотрудничества, - это роботизированные медицинские устройства, которые работают внутри тела.
Работники сборочного конвейера в Ford Motor Company надевают экзожилет, экзоскелет верхней части тела, созданный для промышленного пространства Ekso Bionics в Ричмонде, Калифорния.
Вы можете не думать об экзоскелетах как о роботизированных, особенно безмоторных экзоскелетах, таких как экзожилет. Но исследователи по всему миру изучают альтернативные средства приведения в действие, которые зачастую являются более доступными, более легкими, безопасными и без питания.
ABI Research включает экзоскелеты без питания в свой отчет по роботизированным экзоскелетам, предсказывая, что рынок достигнет 1,8 млрд. долларов к 2025 году. Ожидается, что промышленные экзоскелеты будут представлять собой один из самых сильных показателей роста. Ekso производит экзоскелеты без двигателя для промышленной арены и механизированные экзоскелеты для реабилитации. Ekso хорошо подходит для экзоскелетов без питания, особенно для поддержки верхней части тела.
«По сути, экзоскелеты должны быть совместными, потому что вы помещаете устройство на тело человека, и если они не работают вместе для выполнения намеченной задачи, человек откажется от устройства», - сказала Клэр Каннингем, менеджер по работе с пользователями в Ekso. «Мы хотим дополнять и поддерживать пользователя, чтобы он выполнял свою задачу, а не мешать ему. Особенно с экзожилетом, который предназначен для использования в течение всего дня. У нас есть люди, которые носят его восемь часов в день на автомобильной линии, поэтому комфорт имеет первостепенное значение. Это действительно сложная задача, направить силу в человеческое тело и сделать его комфортным одновременно».
Экзожилет предназначен для поднятия и поддержки рук работника, чтобы помочь с задачами, начиная от высоты груди до работы над головой. Жилет весит чуть меньше 5 кг, но вы не чувствуете прибавочного веса, потому что он распределен по разным участкам тела. Он поддерживает до 6,8 кг на руку.
«Вам не нужно думать об этом, когда вы его носите», - сказала Каннингем. «Тазобедренный ремень переносит большую часть веса устройства на бедра и таз пользователя, которые могут выдержать эту нагрузку. Кроме того, ремни для рюкзаков и манжеты для рук направляют силу, исходящую от привода и пружинной системы, а затем очень стратегически переносят ее в руку. Вы можете держать в руке инструмент весом до 15 фунтов (6,8 кг), и он будет поддерживать его весь день».
Носимая совместная робототехника
Ekso быстро указывают, что их жилет не является вспомогательным устройством для подъема и переноски. Он не предназначен для того, чтобы дать вам сверхчеловеческую силу, распространенное заблуждение о многих экзоскелетах. «Это марафонское устройство по сравнению с устройством подъема», сказала Каннингем. «Оно поможет вашей выносливости, и вы действительно заметите пользу через пару дней. У вас будет больше энергии, ваши руки будут меньше уставать, и вы будете чувствовать себя лучше. Наша цель с этим устройством - предотвратить травмы, которые обычно наблюдаются на рабочих местах, где вы работаете в течение всего дня».
Как только вы начинаете поднимать руки, включается механический привод и начинает понемногу поддерживать ваши руки. Применения включают в себя любой тип повторяющихся работ над головой, таких как сверление панелей днища на автомобильных сборочных линиях или установка выхлопной системы. Жилет также может быть использован в строительных средах, где рабочие выполняют водопроводные и электромонтажные работы, промышленную покраску, установку акустической панели на потолке и промышленное шлифование. Ford опробовали экзожилет чуть менее года и провели бета-тестирование различных версий устройства. Каннингем сказала, что партнерство с Ford предоставило полезную информацию о том, как экзоскелет работает на деле.
«Мы приняли отзывы от Ford и различных других испытателей и учли изменения в дизайне. Сейчас мы работаем над тем, чтобы распространить эти жилеты на рынок», - сказала Каннингем.
Экзожилет может быть персонализирован. Потребительские изделия, в том числе поясной ремень, манжеты и ремни для рюкзаков, бывают разных размеров. Вы также можете изменить величину силы, предоставляемой пользователю, регулируя пружины в приводе.
«Мы также можем регулировать приводы независимо друг от друга», - сказал Кевин Дейси, ведущий инженер проекта по экзожилетам. «Например, если кто-то сверлит панели днища кузова, у него может быть сверло в одной руке, а в другой - он обычно держит гайки и болты, поэтому ему может потребоваться большее усилие на ведущую руку и меньшее усилие на другую."
В это устройство встроен некоторый интеллект, но оно все же механическое. В отличие от современных промышленных роботов, которые являются электромеханическими машинами, это пассивные устройства. Без моторов. Без электричества.
«Не все экзоскелеты должны быть электрическими или с батарейным питанием», сказал Дейси. «Механический дизайн является более доступным и долговечным. В производственном помещении рабочие носят жилет восемь часов в день, пять дней в неделю. Они не хотят помнить, что его нужно заряжать каждую ночь".
«Для мобилизации верхних конечностей требуется гораздо меньше сил, чем для нижних», - сказала Каннингем. «Наш реабилитационный экзоскелет это электромеханическое устройство, и ему требуется невероятное количество скручивающихся усилий, чтобы поднять кого-то из сидячего положения в стоячее. Электромеханическая сила для экзоскелета верхней части тела почти излишня.» Роботизированные экзоскелеты - все еще новая граница. Каннингем говорит, что эта область постоянно развивается.
«Вы увидите гораздо больше механических экзоскелетов, потому что они намного более доступны», - говорит она. «С доступностью придет возможность. Механические экзоскелеты - это решение для обычного человека. Мы предполагаем, что в ближайшие 10 лет экзоскелет будет в каждом доме. Любой сможет купить его в местном хозяйственном магазине. Эти совместные роботизированные отношения в ближайшем будущем будут механическими».
Механические, электромеханические, гидравлические и био-вдохновляющие роботы бывают всех конфигураций. Так же, как люди. Проведите достаточно долгое время в области робототехники, и вы начнете видеть вещи по-другому. Вы видите попытки и неудачи, регрессы и успехи, и ваши глаза широко открыты. Легко восхищаться прогрессом, но также легко понять сложную дорогу впереди.
Вы остро ощущаете удивительные возможности человеческого тела и разума. Что еще более удивительно, вы обнаруживаете, что доверяете роботам, которые помогают вам оценить уникальные способности, которыми люди обладают и которые считают само собой разумеющимся каждый день. Наши креативность, воображение, восприятие, ловкость и невероятная способность к эмпатии и критическому мышлению. Как роботы могут конкурировать? Они и не должны этого делать. Люди и роботы более сильны как команда.
