Согласно новому исследованию, когда дело доходит до эволюции мобильных роботов, может пройти много времени, прежде чем роботы с ножками смогут безопасно взаимодействовать в реальном мире.
Возглавляемое группой исследователей из Университета штата Огайо исследование, опубликованное недавно на Международной конференции IEEE / RSJ по интеллектуальным роботам и системам (IROS) 2022 года, описывает основу для тестирования и характеристики безопасности роботов на ногах, машин, которые, в отличие от своих колесных аналогов, полагаются на механические конечности для передвижения. Исследование показало, что многие современные модели роботов с ножками не всегда действуют предсказуемо в ответ на реальные жизненные ситуации, а это означает, что трудно предсказать, потерпят ли они неудачу - или преуспеют — в любой заданной задаче, требующей движения.
"Наша работа показывает, что эти роботизированные системы сложны и, что более важно, антиинтуитивны", - сказал Боуэн Венг, аспирант кафедры электротехники и вычислительной техники в штате Огайо. "Это означает, что вы не можете полагаться на способность робота знать, как реагировать в определенных ситуациях, поэтому полнота тестирования становится еще более важной".
Поскольку мобильные роботы развиваются для выполнения все более разнообразных и сложных задач, многие в научном сообществе также отмечают, что промышленность нуждается в наборе универсальных правил тестирования безопасности, особенно в связи с тем, что роботы и другие виды искусственного интеллекта постепенно начали проникать в нашу повседневную жизнь. Особенно роботы на ножках, которые часто сделаны из металла и могут бегать со скоростью до 20 миль в час, могут быстро стать угрозой безопасности, если предполагается, что они будут работать бок о бок с людьми в реальных и часто непредсказуемых условиях, сказал Венг.
"Тестирование на самом деле связано с оценкой риска, и наша цель - выяснить, насколько велик риск, который робототехника в настоящее время представляет для пользователей или заказчиков, находясь в рабочем состоянии", - сказал он.
Хотя в настоящее время существуют некоторые требования безопасности для развертывания роботов на ножках, Венг отметил, что пока нет общего соглашения о том, как тестировать их в полевых условиях.
По словам Венга, в этом исследовании разрабатывается первая в своем роде система тестирования безопасности для двуногих роботов, основанная на данных и сценариях.
"В будущем у этих роботов может появиться шанс жить бок о бок с людьми, и, скорее всего, они будут совместно производиться несколькими международными сторонами", - сказал он. "Таким образом, наличие правил безопасности и тестирования чрезвычайно важно для успеха такого рода продуктов".
Исследование, которое было частично вдохновлено работой Венга в качестве исследователя безопасности транспортных средств в Центре транспортных исследований, который сотрудничает с Национальным управлением безопасности дорожного движения, использует алгоритмы, основанные на выборках, чтобы определить, как имитированные роботы, частично управляемые методами машинного обучения, потерпят неудачу во время тестирования в реальном мире.
Хотя для характеристики общих показателей безопасности робота можно использовать различные факторы, в этом исследовании был проанализирован набор условий, при которых робот не упадет, активно ориентируясь в новой среде. И поскольку многие алгоритмы, которые использовала команда, были основаны на предыдущих экспериментах с робототехникой, они смогли разработать несколько сценариев для запуска симуляций.
Одно испытание было сосредоточено на изучении способности робота двигаться при выполнении задач различными походками, такими как ходьба назад или топтание на месте. В другом случае исследователи проверили, будет ли робот кувыркаться, если его периодически толкать с достаточной силой, чтобы изменить его направление.
Исследование показало, что в то время как один робот не смог удержаться в вертикальном положении в течение 3 из 10 испытаний, когда его попросили немного ускорить походку, другой смог оставаться в вертикальном положении в течение 100 испытаний, когда его толкнули с левой стороны, но упал во время 5 из 10 испытаний, когда та же сила была приложена к его правой стороне.
В конечном счете, разработанная исследователями система может помочь сертифицировать коммерческое внедрение роботов на ножках и помочь установить контрольный показатель безопасности для роботов, созданных с различными структурами и свойствами, хотя Венг отметил, что пройдет некоторое время, прежде чем она сможет быть внедрена.
"Мы считаем, что этот подход, основанный на данных, поможет создать непредвзятый и более эффективный способ наблюдения за роботами в условиях тестовой среды", - сказал он. "То, над чем мы работаем, не является сиюминутным, но предназначено для будущих исследователей".