Роботы-помощники будущего смогут подстраиваться под стиль работы людей
Сегодня на производстве имеет место четкое разделение труда между людьми и роботами: большие, автоматизированные роботы, как правило, отгорожены металлической решеткой, управляют тяжелыми машинами и выполняют ограниченное число простых повторяющихся задач, в то время как люди работают в менее опасных условиях и задействованы в работе, требующей более качественного выполнения.
Но согласно Джули Шах, доценту в области аэронавтики и астронавтики в Массачусетском технологическом институте, в заводском цеху будущего люди и роботы смогут работать рука об руку, помогая друг другу в решении общих задач. Шах предполагает, что роботы-помощники будут выполнять задачи, которые понижают эффективность человека, особенно в производстве самолетов.
«Если робот может обеспечивать рабочего инструментами и материалами, то человеку не придется идти за какой-либо деталью, а затем идти назад к самолету, и тем самым можно значительно уменьшить нерабочее время человека, - говорит Шах, которая возглавляет Интерактивную группу роботов в Лаборатории информатики и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (CSAIL). - Действительно, трудно заставить роботов выполнять точную и тонкую работу, например по повторной окраске, которую хорошо делают люди. Но предоставляя роботам выполнение работ, которые не добавляют стоимости продукции, можно реально повысить производительность труда всего завода.
Профессор Джули Шах наблюдает взаимодействие человек/робот (изображение: Уильям Лайтант/МТИ). Фото с сайта sciencedaily.com
Робот, работающий в изоляции, должен просто следовать ряду заданных инструкций, чтобы выполнять повторяющуюся задачу. Но работа с людьми – это другой разговор: например, каждый механик, работающий на одном и том же рабочем месте в сборочном цеху самолета, может работать по-разному - и Шах утверждает, что робот-помощник будет способен легко приспосабливаться к индивидуальному стилю человека.
Недавно Шах и ее коллеги в Массачусетском технологическом институте разработали алгоритм, который позволяет роботу быстро изучать предпочтения человека в решении определенной задачи и приспособиться так, чтобы помочь выполнить эту задачу. Чтобы обучать роботов и людей сотрудничеству, группа использует алгоритм в имитационном моделировании, и представит результаты работы на конференции «Робототехника: научная и системная конференция» в Сиднее в июле.
«Это интересная проблема, изучающая машины и человеческий фактор, - говорит Шах. - Используя этот алгоритм, мы сможем значительно улучшить предсказание роботом того, каковы следующие вероятные действия человека».
Сбор крыла
В качестве опыта, команда Шах наблюдала за сбором основной части структуры крыла самолета, идущей от вершины до основания - процессом строительства главного структурного элемента крыла самолета.
В типичном производственном процессе две части крыла соединяются вместе. Когда они оказываются на своих местах, механик наносит герметик в предварительно просверленные отверстия, затем вбивает болты в отверстия, чтобы закрепить две детали, а затем удаляет лишний герметик. Но процесс может быть в большой степени индивидуализирован: например, один механик может нанести герметик в каждое отверстие перед тем, как забить болт, а другой может предпочесть полностью закончить с одним отверстием перед тем, как перейти к следующему. Единственное ограничение – это герметик, который сохнет в течение трех минут.
Исследователи утверждают, что роботы, такие как FRIDA, который был разработан швейцарской компанией робототехники ABB, может быть запрограммирован помогать человеку в процессе сбора крыла. FRIDA – это перенастраиваемый робот с двумя руками, которые способны выполнить широкий диапазон действий. Он может применяться как для крепления болтов, так и для заполнения отверстий герметиком, в зависимости от предпочтения человека, – говорит Шах.
Робот FRIDA швейцарской компании робототехники ABB. Фото computer-automation.de
Чтобы позволить такому роботу предвидеть действия человека, группа сначала разработала компьютерную модель в форме дерева решений. Каждая ветвь дерева представляет собой выбор, который может сделать механик - например, забивать болт после нанесения герметика, или наносить герметик на следующее отверстие?
«Если робот подает болт, как он может быть уверен в том, что человек будет забивать болт, а не просто ждать, что робот подаст следующий болт? - говорит Шах. - Существует много ветвей».
Используя модель, группа выполнила эксперименты с участием человека, обучая лабораторного робота наблюдать за последовательностью человеческих действий. Как только робот изучил предпочитаемый человеком порядок выполнения работ, он быстро приспособился, нанося герметик или закрепляя болт в зависимости от особого стиля работы человека.
Работа рука об руку
Шах говорит, что в условиях реального производства роботы и люди, скорее всего, будут проходить начальную подготовку вне заводского цеха. Как только робот изучит привычки работы человека, его фабричный коллега будет запрограммирован так, чтобы распознавать того же человека и установит соответствующий план выполнения работ. Шах добавляет, что многие рабочие на заводах носят радиожетон или интеллектуальную карточку с приемопередатчиком (RFID) - так роботы могли бы идентифицировать людей.
Стив Дерби, старший доцент и соруководитель Гибкого производственного центра в Ренселлеровском политехническом институте, говорит, что адаптивный алгоритм, разработанный группой, перемещает область робототехники на один шаг ближе к истинному сотрудничеству между людьми и роботами.
«Развитие самого робота было слишком медленным по всем параметрам - как в области механической конструкции, так и в области управления или программного интерфейса, - говорит Дерби. - Я думаю, что эта работа важна - она перекликается с целым рядом вещей, которые должны быть сделаны для того, чтобы роботы и люди смогли работать рядом».
Шах говорит, что роботы-помощники могут быть запрограммированы так, чтобы помогать в медицинских учреждениях. Например, робот может обучиться контролировать длинные процедуры в операционной и предвидеть потребности хирурга, подавая ему скальпели или бинты, в зависимости от предпочтения доктора. Несмотря на то, что такой сценарий может быть осуществлен еще через много лет, роботы и люди смогут, в конечном счете, работать рядом, используя правильные алгоритмы.
«Роботы имеют техническое оснащение, способность ощущать, манипулировать и видеть, но если робот не дойдет до почти интуитивного понимания того, как он может помочь человеку, то человек просто плюнет на все и скажет: «Ладно, я пойду и возьму эту деталь сам»», - говорит Шах.
Это исследование было частично профинансировано Boeing Research and Technology и проведено в сотрудничестве с ABB.
Комментарии читателей Оставить комментарий