Se ei tee sinusta Iron Manin näköistä, mutta Guardian XO:n avulla pystyt nostamaan 200 kiloa hikoilematta

Vuosi sitten IEEE Spectrumin erikoisraportissa vuoden 2019 huipputeknologiasta Sarcos Robotics lupasi, että vuoden loppuun mennessä he olisivat valmiita toimittamaan moottorikäyttöisen exoskeleton-puvun, joka olisi teollisuustyön tulevaisuus. Ja viime kuun lopulla Sarcos kutsui meidät Salt Lake Cityyn, Utahin osavaltioon, katsomaan, miltä tuo tulevaisuus näyttää.

Sarcos on kehittänyt sähkökäyttöisiä ulkoluurankoja ja robottiteknologioita, jotka tekevät ne mahdollisiksi, jo vuosikymmeniä, ja yrityksen pääkonttorin aula on lepopaikka konsepteille ja prototyyppilaitteistoille, jotka on hylätty matkan varrella. Mutta nyt Sarcos on valmis esittelemään Guardian XO:n prototyypin, voimaa moninkertaistavan ulkoisen luurangon, jonka toimitukset ovat alkamassa.

Kun esittelytilaisuutemme päättyy, Sarcosin toimitusjohtaja Ben Wolff on silminnähden innoissaan voidessaan esitellä, mitä he ovat työstäneet laboratoriossaan. ”Jos kysyisit, miltä 30 vuotta ja 300 miljoonaa dollaria näyttää”, Wolff kertoo meille, ”näet sen alakerrassa.”

Tämä on se, mitä näemme alakerrassa:

Miten Guardian XO toimii

Sarcos Guardian XO on 24 asteen vapausasteella liikkuva kokovartalorobotti-exoskeletti. Sitä käyttäessään ihminen voi nostaa 90 kiloa (200 paunaa) samalla kun hän tuntee nostavansa vain 4,5 kiloa (10 paunaa). Guardian XO on täysin sähköinen ja irrallinen, ja sen käyttöaika on 2 tuntia, ja kuumavaihdettavien akkujen avulla se voi toimia koko työpäivän ajan. Sen pukeminen ja riisuminen kestää sekunteja, ja Sarcosin mukaan uudet käyttäjät voidaan opettaa käyttämään järjestelmää muutamassa minuutissa. Yhden Guardian XO:n vuokra maksaa 100 000 dollaria vuodessa, ja yhtiö toimittaa ensimmäisen erän alfa-yksikköjä asiakkaille (mukaan lukien sekä raskas teollisuus että Yhdysvaltain armeija) tammikuussa.

Käytännössä Guardian XO on humanoidirobotti, joka käyttää oikeaa ihmistä komento- ja ohjausjärjestelmänä. Kun kaikenlaiset yritykset pyrkivät lisäämään tehokkuutta automaation avulla, Sarcos uskoo, että tehokkain ratkaisu on ihmisen ja koneen suora yhdistelmä, jossa ihmisen älykkyyttä ja arvostelukykyä parannetaan robottien voimalla ja kestävyydellä. (Yrityksen sijoittajiin kuuluvat muun muassa Caterpillar, GE Ventures, Microsoft ja Schlumberger.)

Ensimmäinen asia, joka Guardian XO:sta on ymmärrettävä, on se, että humanoidirobotin tavoin se on itsekantava. Koska sillä on omat jalat ja jalat, puvun (ja mitä se kantaa) 150 kilon paino ohittaa käyttäjänsä ja siirtyy suoraan maahan. Et kiinnitä robottia itseesi, vaan kiinnität itsesi robottiin, mikä kestää alle minuutin. Vaikka puku näyttää painavalta ja tilaa vievältä (ja se on varmasti molempia), käyttäjä ei ainakaan suoraan koe järjestelmän painoa. Voit nähdä, miten tämä toimii, kun katsot Guardian XO:n käyttäjän Fletcher Garrisonin nostavan kaikenlaisia hyötykuormia alla olevalla videolla.

Hands On With the Guardian XO

Kun Sarcos otti yhteyttä ja kysyi, haluaisimmeko tulla Salt Lake Cityyn kokeilemaan XO:ta, sanoimme heti kyllä (paljastus: Sarcos kattoi kustannuksemme osallistumisesta mediatapahtumaan viime kuussa). Olimme kuitenkin pettyneitä, kun saimme lopulta kokeilla vain yksikätistä versiota exoskeletonista. Tarjouduin jopa allekirjoittamaan lisävapautuksen, mutta valitettavasti yritys ei päästänyt minua koko pukuun. Kokemukseni exo:sta jäi siis melko rajalliseksi – kirjaimellisesti yhden XO-käden käsikokeilu.

Silti se oli uskomaton tunne. Testaamaani käsivartta, joka Sarcosin mukaan käyttää samaa ohjausjärjestelmää kuin kokovartalopuku, oli uskomattoman helppo käyttää. Ohjauksen kannalta exo yrittää vain päästä pois raajojesi tieltä: Se käyttää voima-antureita havaitakseen jokaisen liikkeesi ja liikuttaa sitten omia raajojaan rinnakkain sovittaen vartalosi sulavasti omaan laitteistoonsa. Jos otat askeleen, se ottaa askeleen kanssasi. Jos heilautat käsivarttasi edestakaisin, se heilauttaa käsivarttaan edestakaisin samalla tavalla, aivan sinun käsivartesi vieressä. Tässä prosessissa ei ole havaittavaa viivettä, ja se on niin intuitiivinen, että Sarcosin mukaan useimmilla ihmisillä kestää vain minuutti tai kaksi totutella järjestelmän käyttöön, ja vain tunti tai kaksi, ennen kuin he tuntevat olonsa mukavaksi työskennellessään siinä.

Guardian XO voi lisätä käyttäjän voimaa aina siihen asti, että 200-kiloinen kuorma voi tuntua siltä, että se painaa nolla kiloa. Tyypillisesti exoskeleton ei kuitenkaan toimi näin, sillä voi olla hämmentävää nostaa jotain painavaa eikä tunnu siltä, että nostaisi yhtään mitään. On parempi ajatella, että exo-runko on pikemminkin työkalu, joka tekee sinusta vahvemman kuin työkalu, joka tekee esineistä painottomia, varsinkin kun joudut edelleen käsittelemään inertiaa. Muista, että vaikka jollakin esineellä ei näennäisesti olekaan painoa (joko siksi, että olet avaruudessa tai siksi, että pidät sitä käsissäsi moottoroidulla exoskeletonilla), sillä on silti massa, joka sinun on otettava huomioon, kun yrität liikuttaa sitä tai estää sitä liikkumasta. Exo:n antaman avun määrää on helppo säätää; siinä on graafinen ohjauspaneeli vasemmassa ranteessa.

Miten turvallinen eksoluuranko on?

Näin tehokkaan robottijärjestelmän (XO:n huippuvääntömomentti on noin 4000 tuuman paunaa eli 450 newtonmetriä) ansiosta Sarcos asetti turvallisuuden etusijalle. Esimerkiksi exon käsivarsien liikuttaminen edellyttää, että kädet pitävät liipaisimia alhaalla. Jos päästät irti liipaisimista (jostain syystä), käsivarret lukkiutuvat paikalleen, minkä lisäetuna exo voi pitää tavaroita ylhäällä sillä aikaa, kun tarkistat vaikkapa puhelintasi. Kaikki nivelet ovat nopeusrajoitettuja, mikä tarkoittaa, että exolla ei voi lyödä – tämä kerrottiin minulle esittelyn aikana, joten tietysti kokeilin sitä, ja nivelet lukkiutuivat heti, kun ylitin niiden turvakynnyksen. Jos järjestelmästä katkeaa virta jostain syystä, virta siirtyy takaisin moottoreiden läpi, jolloin ne sammuvat vähitellen eikä äkillisesti. Nivelet eivät myöskään pysty ylittämään ihmisen liikerataa, mikä tarkoittaa, että luuranko ei voi taipua tai vääntyä tavalla, joka voisi vahingoittaa sinua. Mielenkiintoista on, että Guardian XO:n nivelten nopeus on helposti tarpeeksi nopea, jotta voit juosta, vaikka sitäkin on rajoitettu turvallisuussyistä.

Kysyimme, onko putoaminen suuri riski, mutta käy ilmi, että ihmisen mukanaolo ohjauksessa tekee ongelmasta paljon yksinkertaisemman. Sarcosin ei ole tarvinnut ohjelmoida Guardian XO:ta tasapainottamaan itseään, koska sisällä oleva ihminen tekee kaiken sen luonnostaan. Se, että joku yrittää työntää sinua, kun olet luurangon sisällä, ei eroa siitä, että joku yrittäisi työntää sinua, kun olet luurangon ulkopuolella, koska pidät itse tasapainosi kummassakin tapauksessa. Jos päädyt kaatumaan, Sarcos väittää, että ulkoinen luuranko on suunniteltu rullaushäkiksi, joten todennäköisesti selviät siitä, vaikka ei olekaan selvää, kuinka helppoa siitä olisi päästä pois jälkeenpäin (tai saada se pois päältäsi).

Huolestuttavampaa on se, miten XO toimii muiden ihmisten kanssa. Vaikka sen massa ja bulkki eivät ehkä tee käyttäjälle kovin suurta eroa, näyttää siltä, että yhteistyöhön liittyvä työskentely voisi olla ongelma, samoin kuin työskentely ahtaissa tiloissa tai minkään hauraan ympärillä. Puvussa on voimapalaute, joten tunnet, jos kosket johonkin, mutta silloin voi olla jo liian myöhäistä estää onnettomuus.

Energiatehokkuus ja luotettavuus

Energiatehokkuus ei ehkä vaikuta suurelta asialta tällaiselle eksoskeletonille, mutta se, mitä Sarcos on saanut aikaan, on erittäin vaikuttavaa. Guardian XO kuluttaa noin 500 wattia, kun se on täysin toimintakykyinen – eli kun se kantaa 160 kiloa ja kävelee nopeudella 3 mailia tunnissa. SRI:n DURUS-robotti, joka suunniteltiin erityisesti tehokkuuden vuoksi (ja joka on huomattavasti Guardian XO:ta pienempi ja kevyempi), käytti 350 wattia vain kävellessään. ”Tämä on yksi tärkeimmistä innovaatioistamme”, sanoo Sarcosin toimitusjohtaja Chris Beaufait. ”Maailmassa ei ole monia robotteja, jotka ovat yhtä tehokkaita kuin se, mitä me teemme.” Nämä innovaatiot ilmenevät energian talteenottomekanismeina, yksittäisten tietokoneiden määrän vähentämisenä ja kaiken mahdollisimman tiiviinä integrointina. Parilla 12 kilon painoisella 500 wattitunnin akkupaketilla exoskeleton voi toimia yli kaksi tuntia normaalikäytössä, ja Sarcos odottaa parantavansa hyötysuhdetta 500 watista 425 wattiin tai parempaan tammikuuhun mennessä.

Koska Guardian XO on kaupallinen tuote, sen on oltava riittävän luotettava, jotta se on käytännöllinen ja kustannustehokas työkalu. ”Ero konseptin todistamiseen kykenevän T&K-&työpajan ja kaupallisesti käyttökelpoisen, vankan tuotteen valmistamisen välillä on täysin erilainen – se vaatii aivan eri taitoja ja ajattelutapaa”, toimitusjohtaja Wolff kertoi meille. ”Se on ollut haaste. Mielestäni se on robotiikkayritysten suurin haaste, ja olemme käyttäneet siihen paljon verta, hikeä ja kyyneleitä.”

Wolff sanoo, että tulevat XO-versiot (ei alfa-malli, joka toimitetaan tammikuussa) kykenevät kävelemään ulkona haastavassa maastossa, metrin paksuisessa mudassa ja sateessa tai lumessa. Se pystyy nousemaan ja laskeutumaan portaita ylös ja alas, vaikka he työskentelevät parhaillaan varmistaakseen, että tämä on turvallista. Wolffin mukaan odotuksena on, että exo:n asiakkaat eivät tarvitse juurikaan jatkuvaa huoltoa tai kunnossapitoa. Emme ole vielä varmoja, jaammeko Sarcosin luottamusta – tämä on monimutkainen järjestelmä, jota ei-insinöörit aikovat käyttää puolistrukturoimattomissa ja jäsentymättömissä ympäristöissä. Paljon odottamattomia skenaarioita voi tapahtua, ja ennen kuin näin tapahtuu, emme tiedä varmasti, kuinka hyvin Guardian XO kestää todellista käyttöä.

Guardian XO:n sovellukset

Guardian XO on suunniteltu kohdistumaan joihinkin erityisiin (mutta myös hyvin yleisiin) työtehtäviin, jotka edellyttävät, että ihmiset nostavat toistuvasti raskaita asioita. Nämä työt eivät yleensä ole automatisoitavissa, tai ainakaan kustannustehokkaasti automatisoitavissa – tarvitaan ihmisen taitoa. Nämä työt ovat myös työvoimavaltaisia, mikä aiheuttaa sekä lyhyen että pitkän aikavälin ongelmia ihmistyöntekijöille. Lyhyen aikavälin akuutit vammat (kuten selkävammat) johtavat tuottavuuden menetykseen. Pitkällä aikavälillä nämä vammat aiheuttavat työntekijöille vakavia lääketieteellisiä ongelmia, ja monet heistä pystyvät toimimaan vain viidestä kahdeksaan vuotta ennen kuin heidän kehonsa vaurioituu pysyvästi.

Wolff uskoo, että tässä on sähkökäyttöisten ulkoisten luurankojen mahdollisuus. Guardian XO:n käyttäminen sellaisten tehtävien hoitamiseen, jotka rasittavat työntekijän kehoa, tarkoittaa, että ihminen voi työskennellä työssä pidempään ilman vammoja. Ja he voivat jatkaa työskentelyä samassa työssä ikääntyessäänkin, koska ulkoinen luuranko tekee työtehtävistä, joissa ennen oli kyse voimasta, taitoa ja kokemusta.

Surullinen tosiasia on tietysti se, että millään näistä työntekijöiden terveyteen liittyvistä asioista ei olisi niin paljon väliä, jos yrityksiä ei saataisi vakuuttuneiksi siitä, että ulkoiset luurangot voivat myös säästää niiden rahaa. Työntekijöiden onneksi se on helppo argumentti. Koska Guardian XO pystyy nostamaan 200 kiloa, Wolff sanoo, että se voi parantaa käyttäjänsä tuottavuutta jopa kertaluokkaa: ”Kaiken kaikkiaan olemme havainneet, että tuottavuus on parantunut 4-10-kertaiseksi tarkastelemissamme käyttötapauksissa. Tämä tarkoittaa siis sitä, että yksi exoskeletonilla varustettu työntekijä voi tehdä 4-10 työntekijän työn ilman, että hänen kehoonsa kohdistuu stressiä tai rasitusta.”

Skaalan 4x-päässä kyse on vain siitä, että pystyy nostamaan enemmän ja pidempään. OSHA suosittelee yhden henkilön enimmäiskuormaksi 51 kiloa, ja tätä lukua tarkistetaan alaspäin, jos esinettä on nostettava toistuvasti, pidettävä pitkään tai siirrettävä. Guardian XO:n avulla työntekijä voi nostaa neljä kertaa enemmän tuntikausia kävellen jopa 3 mailin tuntinopeudella. Asiat ovat hieman monimutkaisempia asteikon 10-kertaisessa päässä, mutta voit kuvitella yksittäisen 200-kiloisen esineen vaativan siltanosturin ja useita ihmisiä sen hallintaan. Kyse ei ole vain ylimääräisistä ihmisistä – kyse on myös ylimääräisestä ajasta ja tarvittavasta infrastruktuurista, kun yksittäinen työntekijä Guardian XO:ssa voisi vain nostaa saman esineen ja siirtää sen itse.

Tässä vaiheessa ilmeinen kysymys on, johtaako sähkökäyttöisten ulkoisten luurankojen käyttöönotto siihen, että ihmiset menettävät työnsä. Wolff vakuuttaa, että se ei ole alan todellisuutta juuri nyt, sillä todellinen ongelma on löytää päteviä työntekijöitä, joita ylipäätään palkata. ”Kukaan asiakkaistamme ei puhu ihmisten erottamisesta”, Wolff sanoo. ”Kaikki he puhuvat siitä, että he eivät yksinkertaisesti pysty tuottamaan riittävästi tuotteitaan tai palveluitaan pitääkseen asiakkaansa tyytyväisinä”, Wolff jatkaa. Sen pitäisi pitää myös työntekijät tyytyväisinä. Wolff kertoo, että Guardian XO:ta kokeilleet työntekijät ovat ottaneet Guardian XO:ta ”innostuneesti vastaan”, ja ainoa huolenaihe on se, voiko ulkoisen luurangon säätää niin, että se sopii erimuotoisille ja erikokoisille ihmisille. Alkuvaiheen yksiköt ovat säädettävissä ihmiselle, jonka pituus vaihtelee 1,70 metristä 1,80 metriin, mutta ensi vuoteen mennessä Sarcos lupaa, että niitä voidaan säätää niin, että ne kattavat 90 prosenttia amerikkalaisista työntekijöistä.

Kustannukset ja saatavuus

”Emme olisi voineet tehdä tästä taloudellisesti kannattavaa tuotetta kolme vuotta sitten”, Wolff sanoo. ”Kaikkien käyttämiemme komponenttien koko, teho, paino ja kustannukset ovat nyt siinä pisteessä, että tämä on kaupallisesti toteutettavissa.” Sarcosin ja sen kumppaneina toimivien yritysten kannalta tämä tarkoittaa sitä, että jokainen luuranko maksaa noin 100 000 dollaria vuodessa. Alpha-yksiköt menevät yrityksille, joilla on varaa vähintään 10 yksikköön kerralla, ja Sarcos lähettää jokaisen erän mukana oman insinöörin. Guardian XO:ta myydään pikemminkin palveluna kuin tuotteena – ainakin toistaiseksi se on pikemminkin vuokraus, johon liittyy oma asiakastuki. ”Tavoitteena on, että tätä on älyttömän helppo hallita ja käyttää”, Wolff sanoo ja lisää, että Sarcos odottaa oppivansa paljon seuraavien kuukausien aikana, kun luurankoja aletaan ottaa käyttöön. Kaupallisten versioiden pitäisi tulla markkinoille myöhemmin vuonna 2020.

Varmistin, että kysyin Wolffilta, milloin voisin vuokrata sellaisen paikallisesta rautakaupastani, kun seuraavan kerran joudun muuttamaan, mutta pettymyksekseni hän ei näe sitä tapahtuvan lähiaikoina. Sarcosilla on vielä paljon opittavaa siitä, miten exoskeleteista tehdään liiketoimintaa, ja he pitävät odotukset mieluummin realistisina kuin lupaavat kenellekään Iron Man -pukua. Minulle on kuitenkin liian myöhäistä – olen nähnyt, mihin Guardian XO pystyy. Ja haluan sellaisen.