Den får dig ikke til at ligne Iron Man, men Guardian XO gør det muligt for dig at løfte 200 pund uden at svede

For et år siden lovede Sarcos Robotics i forbindelse med IEEE Spectrums særrapport om Top Tech for 2019, at de ved årets udgang ville være klar til at levere et motoriseret exoskelet, der ville være fremtiden for industrielt arbejde. Og sidst i sidste måned inviterede Sarcos os til Salt Lake City, Utah, for at se, hvordan den fremtid ser ud.

Sarcos har udviklet drevne exoskeletter og de robotteknologier, der gør dem mulige, i årtier, og lobbyen i virksomhedens hovedkvarter er et hvilested for koncepter og prototypehardware, der er blevet forladt undervejs. Men nu er Sarcos klar til at afsløre prototypen af Guardian XO, et exoskelet, som er ved at begynde at blive leveret.

Da vores indledende briefing slutter, er Sarcos’ administrerende direktør Ben Wolff synligt begejstret for at kunne vise, hvad de har arbejdet på i deres laboratorium. “Hvis du skulle stille spørgsmålet: Hvordan ser 30 år og 300 millioner dollars ud,” fortæller Wolff os, “så vil du se det nedenunder.”

Det her er, hvad vi ser nedenunder:

Sådan fungerer Guardian XO

Sarcos’ Guardian XO er et 24 graders frihedsgrad fuldkropsrobot-eksoskelet. Når et menneske bærer det, kan det løfte 90 kg (90 pund), mens det føles som om det kun løfter 4,5 kg (10 pund). Guardian XO er fuldt elektrisk og uafhængig med en driftstid på 2 timer, og batteripakker, der kan udskiftes i varm tilstand, kan holde den i gang i en hel arbejdsdag. Det tager få sekunder at tage den på og af, og Sarcos siger, at nye brugere kan blive oplært i at bruge systemet på få minutter. En Guardian XO koster 100.000 dollars om året at leje, og virksomheden vil sende sit første parti af alfaenheder til kunder (herunder både sværindustri og det amerikanske militær) i januar.

I praktisk forstand er Guardian XO en humanoid robot, der bruger et rigtigt menneske som sit kommando- og kontrolsystem. Da virksomheder af alle slags søger at øge effektiviteten gennem automatisering, mener Sarcos, at den mest effektive løsning er en direkte kombination af mennesker og maskiner, hvor menneskers intelligens og dømmekraft forstærkes med robotternes styrke og udholdenhed. (Blandt investorerne i virksomheden er Caterpillar, GE Ventures, Microsoft og Schlumberger.)

Den første ting man skal forstå ved Guardian XO er, at den ligesom en humanoid robot er selvbærende. Da den har sine egne ben og fødder, går dragtens vægt på 150 pund (og hvad den bærer) uden om brugeren og overføres direkte til jorden. Du skal ikke spænde robotten fast til dig – du spænder dig selv fast til robotten, en proces, der tager mindre end et minut. Så selv om det ser tungt og omfangsrigt ud (og det er det bestemt begge dele), er systemets vægt i det mindste ikke noget, som brugeren oplever direkte. Du kan se, hvordan det fungerer ved at se Guardian XO-operatør Fletcher Garrison løfte alle former for nyttelast i videoen nedenfor.

Hands On With the Guardian XO

Da Sarcos henvendte sig og spurgte, om vi ville komme til Salt Lake City for at prøve XO, sagde vi straks ja (afsløring: Sarcos dækkede vores udgifter til at deltage i et mediearrangement i sidste måned). Men vi blev skuffede, da vi i sidste ende kun fik lov til at prøve en enarmet version af exoskelettet. Jeg tilbød endda at underskrive yderligere fritagelser, men desværre ville firmaet ikke lade mig komme ind i den fulde dragt. Så min erfaring med ekso-skelettet var ret begrænset – en enkelt XO-arm, bogstaveligt talt.

Det var alligevel en fantastisk fornemmelse. Den arm, som jeg testede, og som ifølge Sarcos bruger det samme kontrolsystem som heldragten, var utrolig nem at betjene. Med hensyn til kontrol er det eneste, som ekso’en forsøger at gøre, at den skal gå ud af vejen for dine lemmer: Den bruger kraftsensorer til at registrere hver eneste bevægelse, du foretager, og bevæger derefter sine egne lemmer parallelt og tilpasser smidigt din krop med sin egen hardware. Hvis du tager et skridt, tager den et skridt med dig. Hvis du svinger din arm frem og tilbage, svinger den sin arm frem og tilbage på samme måde, lige ved siden af din arm. Der er ingen mærkbar forsinkelse i denne proces, og den er så intuitiv, at Sarcos siger, at det kun tager de fleste mennesker et minut eller to at blive fortrolige med at bruge systemet, og kun en time eller to at blive fortrolige med at udføre arbejde i det.

Guardian XO kan øge brugerens styrke helt op til at få en 200-punds byrde til at føles som om den vejer nul pund. Typisk er det dog ikke sådan, at exoskelettet fungerer, da det kan være foruroligende at løfte noget tungt og ikke føle, at man løfter noget som helst. Det er bedre at tænke på ekso som et værktøj, der gør dig stærkere, end et værktøj, der gør objekter vægtløse, især fordi du stadig skal håndtere inerti. Husk, at selv om noget ikke har nogen tilsyneladende vægt (enten fordi du befinder dig i rummet, eller fordi du holder det med et drevet exoskelet), har det stadig en masse, som du skal være opmærksom på, når du forsøger at flytte det eller forhindre det i at bevæge sig. Det er let at justere mængden af hjælp, som ekso’en giver dig; den har et grafisk kontrolpanel på venstre håndled.

Hvor sikkert er exoskelettet?

Med et så kraftfuldt robotsystem (XO har et maksimalt drejningsmoment på ca. 4000 inch-pound eller 450 newtonmeter) har Sarcos gjort sikkerhed til en topprioritet. For eksempel skal dine hænder holde udløsere nede for at bevæge exo’ens arme. Hvis du slipper udløserne (uanset årsagen), låser armene sig fast, hvilket har den ekstra fordel, at ekso’en kan holde ting op for dig, mens du f.eks. tjekker din telefon. Alle leddene er hastighedsbegrænsede, hvilket betyder, at du ikke kan give et slag med exo’en – det fortalte de mig under min demo, så jeg prøvede selvfølgelig, og leddene låste sig selv, så snart jeg overskred deres sikkerhedstærskel. Hvis systemet mister strømmen af en eller anden grund, shunter strømmen tilbage gennem motorerne, hvilket bringer dem gradvist ned i stedet for pludseligt. Og leddene er konstruktionsmæssigt ikke i stand til at overskride et menneskeligt bevægelsesområde, hvilket betyder, at exoskelettet ikke kan bøje eller vride sig på en måde, der kan skade dig. Interessant nok er Guardian XO’s ledhastigheder nemt hurtige nok til, at du kan løbe, selv om det også er blevet begrænset af sikkerhedshensyn.

Vi spurgte om, hvorvidt det var en stor risiko at falde ned, men det viser sig, at det at have et menneske med i loopet til kontrol gør det problem meget enklere. Sarcos har ikke behøvet at programmere Guardian XO til at balancere sig selv, fordi mennesket indeni gør alt dette naturligt. At nogen forsøger at skubbe dig omkuld, mens du er i exoskelettet, er ikke anderledes end at nogen forsøger at skubbe dig omkuld, mens du er ude af det, fordi du holder din egen balance i begge tilfælde. Hvis du ender med at falde omkuld, hævder Sarcos, at exoskelettet er designet som et rullebur, så chancerne er gode, selv om det ikke er klart, hvor let det vil være at komme ud af det bagefter (eller få det af dig).

Mere bekymrende er det, hvordan XO vil fungere i nærheden af andre mennesker. Selv om dens masse og omfang måske ikke gør så stor en forskel for brugeren, ser det ud til at samarbejde kunne være et problem, ligesom det kunne være et problem at arbejde i små rum eller omkring noget skrøbeligt. Dragten har kraftfeedback, så man kan mærke, hvis man kommer i kontakt med noget, men til den tid er det måske for sent til at forhindre en ulykke.

Energi-effektivitet og pålidelighed

Effektivitet virker måske ikke som en stor ting for et exoskelet som dette, men det, som Sarcos har formået, er meget imponerende. Guardian XO bruger omkring 500 watt, mens den er fuldt funktionsdygtig – det vil sige, mens den bærer 160 lbs og går med 3 mph. For at sætte det i sammenhæng bruger SRI’s DURUS-robot, som er designet specielt med henblik på effektivitet (og som er betydeligt mindre og lettere end Guardian XO), 350 watt, mens den blot går. “Det er virkelig en af vores vigtigste nyskabelser”, siger Chris Beaufait, COO for Sarcos. “Der er ikke mange robotter i verden, der er så effektive som det, vi gør.” Disse innovationer kommer i form af energigenvindingsmekanismer, reduktioner i antallet af individuelle computere om bord og ved at få alting så tæt integreret som muligt. Med et par batteripakker på 12 pund og 500 watt-timer kan exoskelettet fungere i over 2 timer ved normal brug, og Sarcos forventer at forbedre effektiviteten fra 500 watt til 425 watt eller bedre inden januar.

Da Guardian XO er et kommercielt produkt, skal det være pålideligt nok til at være et praktisk værktøj, der er omkostningseffektivt at bruge. “Forskellen mellem at være et F&D-værksted, der kan bevise et koncept, og at lave et kommercielt levedygtigt produkt, der er robust – det kræver helt andre færdigheder og et helt andet tankesæt”, fortalte Wolff, den administrerende direktør, os. “Det har været en udfordring. Jeg tror, det er den største udfordring, som robotvirksomheder har, og vi har lagt meget blod, sved og tårer i det.”

Wolff siger, at fremtidige XO-versioner (ikke den alfamodel, der leveres i januar) vil være i stand til at gå udendørs over udfordrende terræn, gennem en meter mudder og i regn eller sne. Den vil kunne gå op og ned ad trapper, selv om de i øjeblikket arbejder på at sikre, at dette vil være sikkert. Wolff fortæller os, at forventningen er, at der ikke vil være behov for meget løbende service eller vedligeholdelse for exo’ens kunder. Vi er ikke sikre på, at vi deler Sarcos’ tillid endnu – dette er et komplekst system, som skal bruges af ikke-ingeniører i halv- og ustrukturerede miljøer. Der kan opstå mange uventede scenarier, og indtil de gør det, ved vi ikke med sikkerhed, hvor godt Guardian XO vil klare sig i den virkelige verden.

Guardian XO Applications

Guardian XO er designet til at målrette sig mod nogle specifikke (men også meget almindelige) typer af job, der kræver, at mennesker gentagne gange skal løfte tunge ting. Disse job kan generelt ikke automatiseres, eller i det mindste ikke automatiseres på en måde, der er omkostningseffektiv – der er brug for et menneskes færdigheder. Disse job er også arbejdskrævende, hvilket skaber både kortsigtede og langsigtede problemer for menneskelige arbejdstagere. Akutte skader (f.eks. rygskader) på kort sigt fører til tabt produktivitet. På lang sigt fører disse skader til alvorlige medicinske problemer for arbejdstagerne, hvoraf mange kun kan fungere i mellem fem og otte år, før deres kroppe bliver permanent beskadiget.

Wolff mener, at det er her, der er en mulighed for elektriske exoskeletter. Ved at bruge Guardian XO til at aflaste den slags opgaver, der belaster en arbejdstagers krop, betyder det, at mennesker kan arbejde længere på et job uden at komme til skade. Og de kan fortsætte med at arbejde på det samme job, når de bliver ældre, da exoskelettet tager opgaver, der tidligere handlede om styrke, og i stedet gør dem til et spørgsmål om færdigheder og erfaring.

Den triste kendsgerning er naturligvis, at alt dette om arbejdstagernes sundhed ikke ville betyde så meget, hvis virksomhederne ikke kunne overbevises om, at exoskeletter også kunne spare dem penge. Heldigvis for arbejdstagerne er det et let argument at fremføre. Da Guardian XO kan løfte 200 pund, siger Wolff, at den kan forbedre brugerens produktivitet med op til en størrelsesorden: “Samlet set ser vi over hele linjen en forbedret produktivitet på et sted mellem 4 og 10 gange i de anvendelsestilfælde, som vi har undersøgt. Det betyder, at en medarbejder i et exoskelet kan udføre det arbejde, som mellem 4 og 10 medarbejdere kan udføre, uden at det belaster deres krop.”

I 4x enden af skalaen handler det blot om at kunne løfte mere og i længere tid. OSHA anbefaler en maksimal belastning for én person på 51 pund, et tal, der justeres nedad, hvis genstanden skal løftes gentagne gange, holdes i lang tid eller flyttes. Med Guardian XO kan en medarbejder løfte fire gange så meget i timevis, mens han/hun går med op til 3 km/t. Tingene er lidt mere komplicerede i 10x-enden af skalaen, men man kan forestille sig en enkelt genstand på 200 pund, som kræver en kran plus flere personer til at håndtere den. Det handler ikke kun om de ekstra mennesker – det handler også om den ekstra tid og infrastruktur, der er nødvendig, når en enkelt medarbejder i en Guardian XO bare kunne samle den samme genstand op og flytte den selv.

Det indlysende spørgsmål på dette tidspunkt er, om indførelsen af motoriserede exoskeletter kommer til at gøre folk arbejdsløse. Wolff insisterer på, at det ikke er virkeligheden i branchen lige nu, da det virkelige problem er at finde kvalificeret arbejdskraft at ansætte i første omgang. “Ingen af vores kunder taler om at fyre folk”, siger Wolff. “Alle taler om, at de simpelthen ikke er i stand til at producere nok af deres produkter eller tjenester til at gøre deres kunder tilfredse.” Det burde også gøre arbejdstagerne glade. Wolff fortæller os, at de har fået “entusiastiske reaktioner” fra arbejdere, der har prøvet Guardian XO, og at deres eneste bekymring er, om exoskelettet kan justeres, så det passer til folk med forskellige former og størrelser. Mens de første enheder vil kunne justeres til folk med en højde på mellem 1,75 og 1,80 meter, lover Sarcos, at de næste år vil være justerbare nok til at dække 90 procent af den amerikanske arbejdsstyrke.

Kost og tilgængelighed

“Vi kunne ikke have gjort dette til et økonomisk rentabelt produkt for tre år siden”, siger Wolff. “Størrelsen, kraften, vægten og prisen på alle de komponenter, som vi bruger – alt dette er nu nået til et punkt, hvor det er kommercielt gennemførligt.” For Sarcos og de virksomheder, som de samarbejder med, betyder det, at hvert exoskelet koster omkring 100.000 dollars om året. Alpha-enhederne vil gå til virksomheder, der har råd til mindst 10 af dem på en gang, og Sarcos vil sende en dedikeret ingeniør med hvert parti. Guardian XO sælges som en tjeneste snarere end som et produkt – i hvert fald indtil videre er det mere en udlejning med dedikeret kundesupport. “Målet er, at det skal være utrolig enkelt at administrere og bruge”, siger Wolff og tilføjer, at Sarcos forventer at lære en masse i løbet af de næste par måneder, når exoskeletterne begynder at blive anvendt. Kommercielle versioner forventes at blive leveret senere i 2020.

Jeg sørgede for at spørge Wolff, hvornår jeg måske kan leje en af disse tingester fra mit lokale byggemarked, næste gang jeg skal flytte, men skuffende nok kan han ikke se, at det sker foreløbig. Sarcos har stadig meget at lære om, hvordan man laver en forretning ud af exoskeletter, og de vil hellere holde forventningerne realistiske end at love nogen en Iron Man-dragt. Det er dog for sent for mig – jeg har set, hvad Guardian XO’en kan gøre. Og jeg vil have en.