有腿机器人在工作场所安全吗？

一项新的研究表明，我们可能还需要很长时间才能在现实世界中安全地与有腿机器人互动。

最近在 2022 年 IEEE/RSJ 智能机器人和系统国际会议 (IROS) 上发表的一项研究阐明了测试和表征有腿机器人安全性的问题。在俄亥俄州立大学的一组研究人员的带领下，该研究重点关注这些类型的机器，这些机器使用机械​​肢体而不是轮子进行运动。该研究的结果表明，目前的有腿机器人模型在现实生活场景中的行为并不总是可预测的，因此很难预测它们在涉及运动的任务中的成功或失败。

反直觉和复杂系统

Bowen Weng 是俄亥俄州立大学电气和计算机工程专业的博士生。

“我们的工作表明，这些机器人系统很复杂，更重要的是，它们违反直觉，”Bowen 说。“这意味着你不能依赖机器人的能力来知道在某些情况下如何做出反应，因此测试的完整性变得更加重要。”

随着移动机器人越来越多地执行更高级的任务，科学界呼吁制定针对移动机器人的通用安全测试法规。机器人和人工智能融入我们的日常生活凸显了标准化安全措施的必要性。有腿机器人尤其会带来重大的安全风险，因为它们通常由金属制成，速度可达每小时 20 英里。当与人类一起在现实环境中操作时，这些环境的不可预测性进一步强调了严格安全法规的必要性。

“测试实际上是关于评估风险，我们的目标是调查机器人技术目前在工作状态下给用户或客户带来的风险有多大，”Weng 说。

Weng 指出，虽然目前有一些关于部署有腿机器人的安全规范，但对于在现场测试它们仍然没有达成任何共识。

开发用于测试有腿机器人的新框架

该研究是第一个为有叶机器人开发数据驱动、基于场景的安全测试框架的研究。

“在未来，这些机器人可能有机会与人类并肩生活，并且很可能由多个国际合作伙伴共同生产，”翁说。“因此，制定安全和测试法规对于此类产品的成功极为重要。”

该研究利用基于样本的机器学习算法来确定模拟机器人在真实世界测试中可能发生的故障。这在一定程度上受到了翁在美国国家公路交通安全管理局的合作伙伴交通研究中心担任车辆安全研究员的经历的影响。

该团队评估了一组条件，以确保机器人在新环境中导航时的稳定性，这被认为是决定其整体安全性能的关键因素之一。该团队使用源自先前机器人实验的算法，为机器人模拟设计了多个场景。

一项试验的重点是检查机器人在以不同步态执行任务时的移动能力，例如向后走或原地踏步。在另一项试验中，研究人员测试了机器人在用足够的力推动以改变其方向时的稳定性。

结果表明，当要求提高步态速度时，一个机器人在 10 次试验中有 3 次未能保持平衡。然而，另一个机器人在 100 次试验中从左侧推时能够保持直立，但在右侧施加相同的力时，在 10 次试验中有 5 次倒下。

虽然这可能需要一些时间，但研究人员的框架有可能支持腿式机器人的商业部署，并为具有不同结构和特性的机器人提供安全基准。翁提到，框架实施还需要一段时间。

“我们相信这种数据驱动的方法将有助于创造一种公正、更有效的方法来在测试环境条件下观察机器人，”Weng 说。“我们正在努力的不是立竿见影的，而是为研究人员准备的。”