Be vargo pakelti beveik 100 kilogramų dabar bus įmanoma net netreniruotiems žmonėms

Egzoskeletai – jau kurį laiką vystoma technologija, kuri žmogų teoriškai turėtų paversti kažkuo panašiu į „Geležinį žmogų“. Išskyrus detalę, kad tarp realaus pasaulio egzoskeletų ir planetos gelbėjimo nėra nieko bendro. Už tai daug bendro tarp egzoskeletų ir sunkaus fizinio darbo, rašo „IEEE Spectrum“.

Vieni iš tokių egzoskeletų kūrėjų – JAV įmonė „Sarcos“, šioje srityje dirbanti jau ne vieną dešimtmetį. Ir visai neseniai jie masinei prekybai parengė prototipinį savo modelį „Guardian XO“, kurio paskirtis yra padidinti naudotojo jėgą.

Po 30 metų inžinerinių eksperimentų ir 300 mln. dolerių investicijų sukurtas „Guardian XO“ yra viso kūno robotizuotas egzosketetas su 24 judesio laisvės laipsniais. Jis naudotojui suteikia galimybę pakelti 90 kg svorio krovinį jaučiantis taip, lyg būtų keliamas vos 4,5 kg krovinys. Egzoskeletas veikia elektrinių variklių pagrindu ir vienu akumuliatorių įkrovimu jis gali be perstojo dirbti 2 valandas. Bet naudojant keičiamus akumuliatorių paketus galima iš esmės nesustojant dirbti visą dieną. Egzoskeleto „apsirengimas“ ir „nusirengimas“ tetrunka vos kelias sekundes, o jo valdymą vos per kelias minutes gali perprasti net iš anksto neapmokyti žmonės. Tiesa, malonumas nėra pigus – roboto nuoma metams kainuos 100 tūkst. JAV dolerių. Ir jau šį mėnesį pirmieji šio prototipo egzemplioriai pasieks užsakovus iš sunkiosios pramonės ir JAV Kariuomenės.

Iš esmės „Guardian XO“ galima būtų vadinti robotu-humanoidu, kuris visas savo komandas gauna iš žmogaus. O gamintojas įsitikinęs, kad šiais laikais, kai siekiama maksimalaus procesų automatizavimo ir robotizavimo, pats efektyviausias sprendimas būtų tiesioginė žmogaus ir mašinos kombinacija, įgyjanti žmogaus intelektą ir gebėjimą priimti sprendimus bei roboto jėgą ir ištvermę.

Kaip ir „įprastiniai“ robotai-humanoidai, „Guardian XO“ geba stovėti ir be žmogaus pagalbos (t. y., tai ne kostiumas, kuris nenaudojimo metu yra pakabinamas spintoje ar paguldomas). 70 kg sveriantis robotas stovi ant savo dviejų kojų ir bet koks jo keliamas svoris slegia ne naudotojo rankas, o robotą. Ir šiuo atveju ne egzoskeletas tvirtinamas pro žmogaus, o žmogus prisisega prie roboto. Tiesa, procesas greitas – trunka mažiau nei minutę. Tad nors robotas atrodo ir sunkus, ir nerangus (o jis į tiesų toks ir yra), naudotojas to nejaučia tiesiogiai.

Tiesa, nors „IEEE Spectrum“ žurnalistui buvo suteikta galimybė išbandyti tik „vienarankę“ egzoskeleto versiją, jis tvirtina, kad robotizuotos galūnės valdymas buvo neįtikėtinai paprastas (o gamintojas dievagojosi, kad ir dvirankės versijos valdymo sistema yra ta pati). Iš esmės egzoskeleto jutikliai nuolat stebi žmogaus galūnių judesius ir stengiasi juos atkartoti: žengsite tikra savo koja ir egzoskeletas žengs su jumis. Kelsite ranką – tokį patį judesį atliks ir robotas, kurio viduje būsite. O smagiausia tai, kad šis egzoskeletas judesius atkartoja be pastebimos delsos. Valdymas yra toks intuityvus, kad, anot „Sarcos“, dauguma žmonių viską, ko reikia patogiam sistemos valdymui, išmoksta per minutę ar dvi, o efektyviai su juo dirbti išmoks per valandą.

Teoriškai roboto veikimą galima būtų užprogramuoti taip, kad juo keliant 100 kg svorį viduje esantis žmogus absoliučiai nejaustų, kad kažką kelia. Praktiškai egzoskeletas veikia ne taip – sunkaus krovinio kėlimas ir visiškas jo nejautimas trikdo žmogų. Geriau yra manyti, kad egzoskeletas yra jėgos suteikiantis įrankis, o ne įrankis, kuris krovinius paverčia besvoriais, mat, nepaisant naujai įgytos jėgos, naudotojas neturi pamiršti, kad vis dar egzistuoja inercija: jeigu daiktas neturi svorio, tai dar nereiškia, kad jis neturi masės.

Pagrindinis „Sarcos“ inžinierių prioritetas kuriant egzoskeletą buvo naudotojo saugumas. Ir saugumą užtikrinančių detalių jame yra apstu. Pavyzdžiui, norint pajudinti „Guardian XO“ ranką jo naudotojas turi laikyti nuspaudęs valdiklio mygtuką. Mygtuką atleidus roboto ranka fiksuoja savo poziciją ir į žmogaus rankos judesius nebereaguoja. Tai yra labai naudinga, jeigu dėl kokios nors priežasties reikėtų pasinaudoti savomis rankomis – na, kad ir pasinaudoti telefonu. Tokiu atveju robotas galėtų iškėlęs laikyti krovinį tol, kol vėl pradėsite jį valdyti. Dirbtinai apribotas visų egzoskeleto sąnarių veikimo greitis – tai reiškia, kad juo negalima daiktų daužyti ar jų mėtyti. Bandant viršyti maksimalų leistiną judesio greitį sąnariai tiesiog užsirakina. Įdomu tai, kad to sąnarių veikimo greičio pakanka bėgimui, bet bėgimas su juo nebus greitas.

Dėl kokios nors priežasties nutrūkus energijos tiekimui roboto varikliai išsijungia ne staiga, o pamažu. O sąnariai neturi gebėjimo viršyti natūralios žmogaus sąnarių judesių laisvės – tai reiškia, kad egzoskeletas niekaip negali pradėsi sukiotis ir kraipytis taip, kad sužalotų naudotojo sąnarius.

Įdomu tai, kad žmogaus buvimas egzoskeleto viduje savaime sumažina kritimo pavojų – pats robotas net neturi užprogramuotų pusiausvyros kontrolės algoritmų. Tiesiog žmogus, savaime siekdamas išlaikyti vertikalią laikyseną, kartu natūraliai išsprendžia ir roboto pusiausvyros klausimą. Ir net jeigu žmogui būnant egzoskelete jis būna pastumiamas iš išorės, pusiausvyros išlaikymas vyksta taip pat natūraliai, tarsi pastūmus žmogų be jokių papildomų „šarvų“. Jei visgi būsite pastumtas taip stipriai, kad nukrisite su visu robotu, neturėtumėte susižeisti – robotas kartu yra ir tarsi rėmas. Tiesa, nežinia, kaip po to būtų lengva atsistoti ar išsikrapštyti iš roboto vidaus.

Daugiau klausimų kelia šio roboto darbas aplinkoje, kur esama ir kitų žmonių arba egzoskeletų arba trapių daiktų. Nors egzoskeletas naudotojui ir perduoda atgalinį prisilietimo ryšį, gali būti, kad to pirminio prisilietimo metu žala jau ir bus padaryta.

Maksimalaus krūvio metu – nešant 70 kg svorį ir judant 5 km/h greičiu – jis naudoja 500 W galios. Santykinai tai nėra daug – panašios galios ėjimui tokiu greičiu reikalauja kai kurie net ir lengvesni robotai, nenešantys jokio papildomo svorio. „Tai yra viena iš esminių mūsų inovacijų. Pasaulyje nėra daug robotų, kurie veiktų taip efektyviai, kaip mūsiškis“, – sakė vienas iš „Sarcos“ vadovų Chrisas Beaufaitas. Roboto taupumą užtikrina energijos rekuperacijos mechanizmai, sumažintas roboto kompiuterių kiekis ir glaudus visų sistemų integravimas. Maža to, gamintojai tikisi artimiausiu metu jo sąnaudas sumažinti dar labiau – iki 425 vatų ar net dar mažiau.

Skirtingai nei pirmoji šio egzoskeleto versija, kurią gamintojai jau yra pasirengę siųsti užsakovams, vėlesni modeliai turėtų pasižymėti gebėjimu įveikti įvairias paviršiaus kliūtis, vaikščioti sudėtingais paviršiais, klampoti per purvyną, nebijoti sniego ir lietaus. Jie mokės lipti laiptais aukštyn ir žemyn – šiuo metu kaip tik vyksta darbas siekiant užtikrinti, kad toks lipimas būtų saugus. Be to, gamintojas tikisi tokio robotų patikimumo, kad jiems nereikėtų dažnų aptarnavimo darbų. Nors tuo gana sunku patikėti – sistema yra sudėtinga ir veikiausiai bus naudojama ne inžinierių, įvairiose ne tam skirtose aplinkose. Nutikti gali visko, tad „Guardian XO“ ateities numatyti neįmanoma.

Pagrindinė šio egzostekeleto paskirtis – atlikti tokius specifinius, bet labai dažnus darbus, kurie yra susiję su pasikartojančiu svorių kilnojimu, tačiau nėra lengvai automatizuojami. Arba apskritai neautomatizuojami, nes jiems būtini žmogaus sugebėjimai. Kartu tokie darbai reikalautų daug žmonių darbo jėgos – tai darbuotojams sukeltų ir trumpalaikių, ir ilgalaikių sunkumų (pvz, ūminių traumų, raumenų patempimų ir ilgalaikio produktyvumo sumažėjimo dėl negrįžtamų organizmo sužalojimų).

Žinoma, realybė yra tokia, jog jokia komercinė įmonė iš geros širdies savo darbuotojų sveikata nesirūpintų ir roboto nenuomotų jeigu tai nereikštų, kad iš jo būtų gaunama finansinė nauda. Tačiau visai gali būti, kad įmonių vadovus bus gana paprasta įtikinti: kadangi egzoskeletas nesunkiai pakelia 90 kg svorį, jis naudotojo efektyvumą gali padidinti nuo 4 iki 10 kartų. O jeigu vienas darbuotojas su tokiu robotu gali atlikti 4-10 darbuotojų reikalaujantį darbą (ir dar tausodamas savo sveikatą), darbdaviai greitai pamatys finansinę naudą.

Tiesa, užsakovų antplūdžio „Sarcos“ dar nelaukia – pirmuosius modelius gaus JAV Kariuomenė ir keletas sunkiosios pramonės įmonių ir, nepaisant to, kad robotai jau bus nuomojami, tai bus labiau jų bandymai, ne pilnavertė komercinė veikla. Tikrųjų komercinių robotų pasirodymo reikėtų laukti po kelių mėnesių. Ir tikrai nereikėtų tikėtis, kad jie kada nors pasirodys įprastiniuose darbo įrankių nuomos punktuose.