Американская компания Sarcos Robotics представила серийную версию экзоскелета Guardian XO, позволяющего человеку поднимать груз массой 90 килограммов, ощущая при этом нагрузку на уровне 4,5 килограммов. Об этом сообщает IEEE Spectrum.
Отметим, что по своему предназначению экзоскелеты делятся на два типа: одни из них необходимы для того, чтобы увеличивать силу человека, другие же позволяют уменьшить нагрузку на тело работника при выполнении рабочих задач. Экзоскелеты второго типа уже активно эксплуатируются на практике: например, Ford использует такие устройства на своих заводах, чтобы снизить нагрузку на сборщиков, закрепляющих детали у себя над головой. Усиливающие же экзоскелеты, однако, до сих пор не покинули пределы робототехнических лабораторий, хотя потенциально их можно задействовать на многих производствах и складах, где необходимо перемещать тяжелые и большие предметы.
Sarcos Robotics из города Солт-Лейк-Сити (штат Юта) не первый год занимается разработкой коммерчески доступного усиливающего полноразмерного экзоскелета, и теперь компания показала финальную версию устройства. Чтобы начать работать с Guardian XO, оператор заходит внутрь конструкции и надежно прикрепляется к 68-килограммовому агрегату с помощью ремней и жилета (в общей сложности процедура занимает около минуты). После этого устройство, по сути, начинает дублировать действия человека, считывая его движения и усилия при помощи многочисленных высокочувствительных внутренних сенсоров давления и повторяя их с учетом выбранной пропорции: разработчики отмечают, что соотношение прикладываемого человеком усилия и усилия экзоскелета в наиболее производительном режиме работы составляет 1:20. Максимальная масса, которую можно поднять и удерживать при помощи инновационного решения, — 90 кг.
Важно отметить, что Guardian XO, в сущности, представляет собой полноценного гуманоидного робота. Аппарат оснащен четырьмя конечностями и стоит на собственных ногах, а потому его массу человек на себе не ощущает. Задача оператора состоит в том, чтобы помогать роботу балансировать (устройство не обладает собственными алгоритмами балансирования и при работе ориентируется на естественные рефлексы управляющего им человека), а также указывать, что ему нужно делать. По словам инженеров, они не стали внедрять в аппарат систему автономного управления, поскольку «современные алгоритмы все еще не позволяют наделять роботов достаточной гибкостью для работы в динамично меняющихся условиях подавляющего большинства реальных сценариев эксплуатации».
Кроме того, разработчики подчеркивают, что Guardian XO возможно было спроектировать таким образом, чтобы оператор вовсе не чувствовал вес поднимаемых предметов, однако для удобства и безопасности использования аппарата некоторую часть усилий было решено все же оставить за человеком: если оператор не будет «ощущать» груз, то не сможет интуитивно реагировать на его движение по инерции и эффективно балансировать свое тело при совершении тех или иных действий, что, в свою очередь, негативно скажется на управляемости экзоскелета, указывают в Sarcos Robotics.
Степень приложения усилий со стороны экзоскелета регулируется вручную при помощи сенсорного экрана, расположенного на конце левой руки устройства.
Для захвата предметов у Guardian XO предусмотрены специальные насадки на концах верхних конечностей. Они являются сменными и представлены в нескольких вариациях для разных типов переносимых грузов. Кроме того, сменным является и аккумулятор — если он разрядился (на одной зарядке экзоскелет работает около двух часов), его также можно быстро заменить, не разбирая все устройство.
Конструктивно робот состоит из множества секций, приводимых в движение с помощью электромоторов. При этом их работа ограничена не только программно, но и механически. Например, если по какой-то причине аппарат потеряет электропитание, его руки не резко упадут, а плавно опустятся. Также экзоскелет не может развести верхние конечности шире, чем это позволяет человеческое тело. Наконец, если человек во время работы перестанет держаться за специальные поручни с внутренней стороны роборук, последние «застынут» в одном положении.
Продавать экзоскелет компания не планирует, вместо этого она собирается предоставлять его в аренду по цене около 100 тысяч долларов в год. Основной упор в Sarcos Robotics делают на том, что человек в экзоскелете сможет в одиночку выполнять задачи, которые под силу 4-10 грузчикам, так что предприятия, которые решат арендовать устройство, смогут существенно экономить на рабочей силе — больше, чем стоит сам экзоскелет. В дополнение к этому Guardian XO, по заявлению его создателей, уменьшит вероятность травмирования, улучшит продуктивность работников (они будут гораздо меньше уставать), позволит заниматься тяжелым физическим трудом даже относительно старым людям, а кроме того, благодаря ему многие предприятия больше не будут нуждаться в различном вспомогательном оборудовании вроде кранов и вилочных погрузчиков, поскольку рабочие смогут без проблем поднимать и переносить тяжелые грузы самостоятельно.
Примечательно, что об увольнениях речи не идет — в Sarcos Robotics отмечают, что сегодня на рынке наблюдается нехватка рабочих рук, так что компании, которые возьмут Guardian XO «на вооружение», будут использовать его для повышения эффективности труда без необходимости нанимать новых людей, а не чтобы избавиться от части нынешних работников.
Разработка Sarcos Robotics станет широко доступна в конце 2020 года, однако первые клиенты робототехнического предприятия, среди которых — строительная компания Bechtel, машиностроительные гиганты BMW и Caterpillar, авиаперевозчик Delta, многоотраслевая корпорация General Electric и нефтесервисная фирма Schlumberger, а также американская армия, получат серийные экземпляры уже в январе.
Различные сценарии применения представленного экзоскелета. На первой «гифке» оператор поднимает длинный груз массой 57 кг (по утверждению Sarcos Robotics, обычно для перемещения такого рода грузов требуется минимум 3 человека), на второй — переносит 50-килограммовый ящик с боеприпасами, ощущая в каждой руке при этом лишь 2,7 кг нагрузки.
Источник: N+1
- В случае падения Guardian XO, по словам инженеров, послужит своего рода защитной оболочкой для оператора и убережет его от травмирования.
- В настоящее время экзоскелет предназначен для эксплуатации исключительно в условиях помещения и на плоских поверхностях, однако в будущем в Sarcos Robotics обещают представить решение, которые позволит перемещаться в Guardian XO в том числе по грязи, под дождем или снегом, а также по лестницам. Кроме того, если нынешняя версия устройства предназначена для операторов ростом от 1,62 до 1,82 м, то последующие варианты аппарата подойдут «для 90% американских грузчиков».
- В стоимость аренды Guardian XO входят регулярное обслуживание устройства и его постепенное усовершенствование.