盡管新型的協(xié)作機(jī)器人有多重安全措施，但實際上其安全性能依然存在隱患，如果機(jī)器人出現(xiàn)故障，協(xié)作機(jī)器人有可能撞上人仍然無法及時停下來。為了解決這個問題，歐盟的一個研究小組正在幫助機(jī)器人開發(fā)者設(shè)計出更安全的機(jī)器人，讓它們不會傷害一起工作的同事。怎么做到的？利用他們新穎的“安全地圖”。
機(jī)器人曾經(jīng)只存在于科幻小說中，但是在過去幾十年里，人與機(jī)器人之間的交互引起了非常多的關(guān)注。隨著技術(shù)的進(jìn)步，人們在日常生活中會遇到越來越多的機(jī)器人，并且這些機(jī)器人不僅限于機(jī)器人玩具和掃地機(jī)器人等家用電器。
機(jī)器人已經(jīng)開始出現(xiàn)在很多人的工作場合，把人類從危險及重復(fù)性的工作中解放出來。未來人機(jī)交互的頻率還會進(jìn)一步提升，因為越來越多的機(jī)器人正在進(jìn)入教育、酒店業(yè)、老年護(hù)理、康復(fù)和機(jī)器人輔助治療等領(lǐng)域。
在人機(jī)交互中，人的安全首要關(guān)注的問題。當(dāng)人與機(jī)器人有身體接觸時，可能會發(fā)生危險碰撞。在兩個歐盟資助項目ILIAD和SoftPro的支持下，德國宇航中心和萊布尼茨大學(xué)漢諾威分校的研究人員合作創(chuàng)建了一個工具，幫助機(jī)器人開發(fā)者分析他們的機(jī)器人設(shè)計的安全性能。他們的新工具，稱為“安全地圖”，相關(guān)研究成果的論文發(fā)表在IEEE Xplore上。
為機(jī)器人安全指明方向
在先前分析機(jī)器人安全的工作中，研究小組將機(jī)器人的碰撞行為與人體傷害數(shù)據(jù)聯(lián)系起來。在提出這個想法之后，他們現(xiàn)在將整個機(jī)器人設(shè)計（即機(jī)器人的整個工作空間的質(zhì)量和速度范圍或任務(wù)相關(guān)的子空間）與人受傷數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。受傷數(shù)據(jù)可能來自不同類型的實驗和學(xué)科，并可以考慮到不同的身體部位，還考慮碰撞中的碰撞表面是鈍的、銳利的還是邊緣的，以及碰撞本身是否被約束或無約束。該信息以統(tǒng)一的方式表示，稱為“安全地圖”。
“安全地圖”幫助用戶確定他們設(shè)計的機(jī)器人是否能夠在意外碰撞中造成特定傷害。他們還可以精確地確定機(jī)器人工作空間中最危險的區(qū)域，并將機(jī)器人與其他機(jī)器人的安全特性進(jìn)行比較。
因此，設(shè)計師可以輕松掌握操作過程中最可能發(fā)生的傷害信息，這有助于指導(dǎo)硬件設(shè)計過程，并有助于設(shè)計機(jī)器人的安全控制和運動規(guī)劃。
研究人員用兩臺機(jī)器人PUMA 560和庫卡輕量級機(jī)器人IV +測試了他們的地圖。他們用于實驗的受傷數(shù)據(jù)來源于50年的生物力學(xué)傷害研究。
該地圖可能是第一個用于機(jī)器人的全球動態(tài)和精確安全分析工具，它有可能引發(fā)未來人性化機(jī)器人設(shè)計方式的重大變革。
ILIAD正在為當(dāng)前的倉庫設(shè)施開發(fā)創(chuàng)新的機(jī)器人解決方案，建立一個大型的傷害安全數(shù)據(jù)庫是其確保機(jī)器人在與人類共享的環(huán)境中安全運行的努力的一部分。
SoftPro正在研究和設(shè)計基于軟協(xié)同作用的機(jī)器人技術(shù)，以開發(fā)新的假肢，外骨骼和上肢康復(fù)輔助裝置。它旨在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)實惠、可用、有用且經(jīng)濟(jì)可行的最終產(chǎn)品。
