Nem fogsz úgy kinézni tőle, mint Vasember, de a Guardian XO lehetővé teszi, hogy 200 fontot emelj fel anélkül, hogy megizzadnál

Egy évvel ezelőtt az IEEE Spectrum 2019 legjobb technológiáiról szóló különjelentésében a Sarcos Robotics azt ígérte, hogy az év végére kész lesz egy olyan motoros exoskeleton szállítására, amely az ipari munka jövőjét jelenti. És a múlt hónap végén a Sarcos meghívott minket a Utah állambeli Salt Lake Citybe, hogy megnézzük, hogyan is néz ki ez a jövő.

A Sarcos évtizedek óta fejleszti a hajtott exoskeletonokat és az azokat lehetővé tevő robotikai technológiákat, és a vállalat székhelyének előcsarnoka az útközben elhagyott koncepciók és prototípus hardverek pihenőhelye. Most azonban a Sarcos készen áll arra, hogy bemutassa a Guardian XO prototípusát, egy erőt megsokszorozó exoskeleton prototípusát, amelynek szállítása hamarosan megkezdődik.

Amint bemutatkozó eligazításunk véget ér, Ben Wolff, a Sarcos vezérigazgatója láthatóan izgatott, hogy megmutathatja, min dolgoztak a laboratóriumukban. “Ha felteszik a kérdést, hogy hogyan néz ki 30 év és 300 millió dollár”, mondja Wolff, “azt lent fogják látni.”

Ezt látjuk lent:

Hogyan működik a Guardian XO

A Sarcos Guardian XO egy 24 fokos szabadságfokú, teljes testre szabott robotikus exoszkeleton. Viselése közben egy ember 200 fontot (90 kilogrammot) képes felemelni, miközben úgy érzi, mintha csak 4,5 kg-ot (10 fontot) emelne. A Guardian XO teljesen elektromos és kötés nélküli, üzemideje 2 óra, a melegen cserélhető akkumulátorok pedig egy teljes munkanapon át képesek fenntartani. Fel- és levétele másodpercekbe telik, és a Sarcos szerint az új felhasználók percek alatt betaníthatók a rendszer használatára. Egy Guardian XO bérlése évi 100 000 dollárba kerül, és a vállalat januárban szállítja ki az első alfa egységeket az ügyfeleknek (köztük a nehéziparnak és az amerikai hadseregnek is).

Gyakorlati értelemben a Guardian XO egy humanoid robot, amely egy valódi embert használ parancsnoki és vezérlőrendszerként. Mivel mindenféle vállalat a hatékonyság automatizálással történő növelésére törekszik, a Sarcos úgy véli, hogy a leghatékonyabb megoldás az ember és a gép közvetlen kombinációja, amely az emberek intelligenciáját és ítélőképességét a robotok erejével és kitartásával fokozza. (A vállalat befektetői közé tartozik a Caterpillar, a GE Ventures, a Microsoft és a Schlumberger.)

A Guardian XO-ról először is azt kell tudni, hogy a humanoid robotokhoz hasonlóan önellátó. Mivel saját lábai és lábai vannak, a ruha 150 kilós súlya (és bármi, amit hordoz) megkerüli a használóját, és közvetlenül a talajba kerül. Nem a robotot kötözöd magadhoz, hanem magadat kötözöd a robothoz, és ez a folyamat kevesebb mint egy percet vesz igénybe. Így bár nehéznek és terjedelmesnek tűnik (és határozottan az is), legalább a rendszer súlyát a felhasználó nem közvetlenül éli meg. Hogy ez hogyan működik, az alábbi videón láthatja, amint a Guardian XO-t üzemeltető Fletcher Garrison mindenféle hasznos terhet emelget az alábbi videón.

Hands On With the Guardian XO

Amikor a Sarcos megkereste, és megkérdezte, hogy el akarunk-e jönni Salt Lake Citybe, hogy kipróbáljuk az XO-t, azonnal igent mondtunk (közzététel: a Sarcos fedezte a múlt havi médiaeseményen való részvételünk költségeit). De csalódottak voltunk, amikor végül csak az exoskeleton egykezes változatát próbálhattuk ki. Még azt is felajánlottam, hogy további lemondó nyilatkozatokat írok alá, de sajnos a cég nem engedett be a teljes ruhába. Így az exo-val kapcsolatos tapasztalataim meglehetősen korlátozottak voltak – szó szerint egyetlen XO-kar kézzel való kipróbálása.

Mégis, elképesztő érzés volt. Az általam tesztelt kar, amely a Sarcos szerint ugyanazt a vezérlőrendszert használja, mint a teljes testruha, hihetetlenül könnyen kezelhető volt. Ami az irányítást illeti, az exo csak annyit próbál tenni, hogy nem áll a végtagjaid útjába: Erőérzékelőkkel érzékeli az Ön minden mozdulatát, majd párhuzamosan mozgatja a saját végtagjait, simán illeszkedve az Ön testéhez és a saját hardveréhez. Ha teszel egy lépést, ő is tesz egy lépést veled együtt. Ha előre-hátra lendíted a karodat, ő is ugyanígy lendíti előre-hátra a saját karját, közvetlenül a tiéd mellett. Nincs érzékelhető késleltetés ebben a folyamatban, és ez annyira intuitív, hogy Sarcos szerint a legtöbb embernek csak egy-két perc kell ahhoz, hogy kényelmesen használja a rendszert, és csak egy-két óra, hogy kényelmesen tudjon dolgozni benne.

A Guardian XO képes növelni a felhasználó erejét egészen addig, hogy egy 200 kilós terhet úgy érezze, mintha nulla kilót nyomna. Általában azonban nem így működik az exoskeleton, mivel zavaró lehet, ha valami nehéz dolgot emelsz, és nem érzed, hogy egyáltalán emelsz valamit. Jobb úgy gondolni az exovázra, mint egy eszközre, amely erősebbé tesz, mint egy eszközre, amely súlytalanná teszi a tárgyakat, különösen, mivel még mindig meg kell küzdenie a tehetetlenséggel. Ne feledd, még ha valaminek nincs is látszólagos súlya (akár azért, mert az űrben vagy, akár azért, mert egy meghajtott exovázzal tartod), akkor is van tömege, amivel tisztában kell lenned, amikor megpróbálod mozgatni vagy megállítani a mozgását. Az exo által nyújtott segítség mennyisége könnyen beállítható; a bal csuklón egy grafikus vezérlőpanel található.

Hogyan biztonságos az exoszkeleton?

Egy ilyen erős robotrendszerrel (az XO csúcsnyomatéka körülbelül 4000 inch-pound, azaz 450 newtonméter) a Sarcos a biztonságot elsődleges prioritássá tette. Az exo karjainak mozgatásához például a kezeknek a ravaszokat kell lenyomva tartaniuk. Ha (bármilyen okból) elengeded a ravaszt, a karok a helyükön rögzülnek, aminek az a további előnye, hogy az exo fel tud tartani neked dolgokat, amíg te, mondjuk, a telefonodat ellenőrzöd. Az összes ízület sebességkorlátozott, ami azt jelenti, hogy nem tudsz ütni az exóval – ezt mondták nekem a demó alatt, így természetesen kipróbáltam, és az ízületek bezárták magukat, amint túlléptem a biztonsági küszöböt. Ha a rendszer bármilyen okból kifolyólag elveszíti az áramot, az áram visszakerül a motorokba, és nem hirtelen, hanem fokozatosan állítja le őket. Az ízületek pedig a kialakításuknál fogva nem képesek túllépni az emberi mozgástartományt, ami azt jelenti, hogy az exoskeleton nem tud úgy elhajolni vagy elcsavarodni, hogy az sérülést okozzon. Érdekes módon a Guardian XO ízületeinek sebessége könnyen elég gyors ahhoz, hogy futni lehessen, bár ezt is korlátozták biztonsági okokból.

Kérdeztük, hogy a leesés nagy kockázatot jelent-e, de kiderült, hogy ha egy ember van a hurokban az irányításhoz, ez a probléma sokkal egyszerűbbé válik. A Sarcosnak nem kellett beprogramoznia a Guardian XO-t, hogy egyensúlyozzon, mert a benne lévő ember mindezt természetes módon teszi. Az, hogy valaki megpróbálja fellökni, miközben az exoskeletonban van, nem különbözik attól, hogy valaki megpróbálja fellökni, miközben nincs benne, mert mindkét esetben megtartja a saját egyensúlyát. Ha mégis elesnél, a Sarcos azt állítja, hogy az exoskeleton úgy van kialakítva, mint egy guruló ketrec, így jó eséllyel nem lesz semmi bajod, bár nem világos, hogy utána milyen könnyű lesz kiszállni belőle (vagy levenni magadról).

Nagyobb aggodalomra ad okot, hogy az XO hogyan fog működni más emberek közelében. Bár a tömege és a tömörsége talán nem jelent akkora különbséget a felhasználó számára, úgy tűnik, hogy a közös munka problémát jelenthet, ahogyan a szűk helyeken vagy bármi törékeny dolog körül történő munkavégzés is. A ruha rendelkezik erővisszacsatolással, így érezni fogod, ha valamivel érintkezel, de akkor már lehet, hogy túl késő lesz megelőzni a balesetet.

Energiahatékonyság és megbízhatóság

A hatékonyság talán nem tűnik nagy dolognak egy ilyen exoskeleton esetében, de amit a Sarcos elért, az nagyon lenyűgöző. A Guardian XO körülbelül 500 wattot fogyaszt teljes működés közben – vagyis 160 fontot cipelve és 3 mérföld/órás sebességgel sétálva. Hogy ezt kontextusba helyezzük, az SRI DURUS robotja, amelyet kifejezetten a hatékonyság érdekében terveztek (és amely lényegesen kisebb és könnyebb, mint a Guardian XO), 350 wattot használt, miközben csak sétált. “Ez tényleg az egyik legfontosabb újításunk” – mondja Chris Beaufait, a Sarcos COO-ja. “Nem sok olyan robot van a világon, amelyik olyan hatékony, mint amit mi csinálunk.” Ezek az innovációk energia-visszanyerő mechanizmusok, a fedélzeti számítógépek számának csökkentése és a lehető legszorosabb integrálás formájában valósulnak meg. Egy pár 12 kilós, 500 wattórás akkumulátorcsomaggal az exoszkeleton több mint 2 órán át képes működni normál használat során, és a Sarcos arra számít, hogy januárra 500 wattról 425 wattra vagy annál jobbra javítja a hatékonyságot.

Mivel a Guardian XO egy kereskedelmi termék, elég megbízhatónak kell lennie ahhoz, hogy egy praktikus eszköz legyen, amelyet költséghatékonyan lehet használni. “A különbség aközött, hogy egy K+F&D műhely, amely be tud bizonyítani egy koncepciót, szemben egy kereskedelmi szempontból életképes termék előállításával, amely robusztus – teljesen más készségeket és gondolkodásmódot igényel” – mondta Wolff, a vezérigazgató. “Ez kihívást jelentett. Szerintem ez a legnagyobb kihívás a robotikai cégek számára, és mi rengeteg vért, verejtéket és könnyet fektettünk ebbe.”

Wolff szerint az XO jövőbeli változatai (nem az alfa modell, amelyet januárban szállítanak) képesek lesznek a szabadban, kihívásokkal teli terepen, egy lábnyi sárban, esőben vagy hóban járni. Képes lesz lépcsőn felmenni és lemenni, bár jelenleg azon dolgoznak, hogy ez biztonságos legyen. Wolff elmondása szerint az elvárás az, hogy az exo ügyfeleinek nem lesz szükségük sok folyamatos szervizelésre vagy karbantartásra. Egyelőre nem vagyunk biztosak benne, hogy osztjuk a Sarcos bizalmát – ez egy összetett rendszer, amelyet nem mérnökök fognak használni félig-meddig strukturálatlan környezetben. Sok váratlan forgatókönyv történhet, és amíg ez nem történik meg, addig nem tudjuk biztosan, hogy a Guardian XO mennyire állja meg a helyét a valós használatban.

Guardian XO alkalmazások

A Guardian XO-t úgy tervezték, hogy néhány speciális (de egyben nagyon gyakori) olyan típusú munkát célozzon meg, ahol az embereknek ismétlődően nehéz dolgokat kell emelniük. Ezek a munkák általában nem automatizálhatók, vagy legalábbis nem automatizálhatók költséghatékony módon – emberi készségre van szükség. Ezek a munkák munkaigényesek is, ami rövid és hosszú távon egyaránt problémákat okoz az emberi munkavállalók számára. Rövid távon az akut sérülések (például a hátsérülések) a termelékenység csökkenéséhez vezetnek. Hosszú távon ezek a sérülések súlyos egészségügyi problémákat okoznak a munkavállalóknak, akik közül sokan csak öt-nyolc évig képesek működni, mielőtt a testük tartósan károsodik.

Wolff úgy véli, hogy itt van lehetőség a motoros exoszkeletonok számára. Ha a Guardian XO-t olyan feladatok levételére használják, amelyek megterhelik a dolgozók testét, akkor az emberek hosszabb ideig dolgozhatnak egy munkakörben sérülés nélkül. És a kor előrehaladtával is tovább dolgozhatnak ugyanabban a munkában, mivel az exoskeleton átveszi azokat a munkákat, amelyek korábban az erőnlétről szóltak, és helyette a készségről és a tapasztalatról szólnak.

A szomorú tény persze az, hogy mindezek a dolgozók egészségével kapcsolatos dolgok nem számítanának olyan sokat, ha a vállalatokat nem lehetne meggyőzni arról, hogy az exoskeletonnal pénzt is spórolhatnak. A dolgozók szerencséjére ez egy könnyű érv. Mivel a Guardian XO 200 fontot képes felemelni, Wolff szerint akár egy nagyságrenddel is növelheti használója termelékenységét: “Összességében azt látjuk, hogy az általunk vizsgált felhasználási esetekben a termelékenység 4 és 10 közötti mértékben javult. Ez azt jelenti, hogy egy exoskeletonban dolgozó munkavállaló 4-10 munkavállaló munkáját tudja elvégezni anélkül, hogy a testét bármilyen stressz vagy megterhelés érné.”

A skála 4x-es végén csak arról van szó, hogy többet és hosszabb ideig tudunk emelni. Az OSHA legfeljebb 51 font egyszemélyes terhelést javasol, ezt a számot lefelé módosítják, ha a tárgyat ismétlődően kell emelni, hosszú ideig kell tartani vagy mozgatni. A Guardian XO lehetővé teszi egy dolgozó számára, hogy ennek négyszeresét emelje fel órákon keresztül, miközben akár 3 mérföld/órás sebességgel halad. A dolgok kicsit bonyolultabbak a skála 10x-es végén, de elképzelhető, hogy egyetlen 200 kilós tárgyhoz egy darura és több emberre van szükség a kezeléséhez. Nem csak a plusz emberekről van szó – hanem a szükséges plusz időről és infrastruktúráról is, amikor egyetlen dolgozó egy Guardian XO-ban egyszerűen fel tudja venni ugyanazt a tárgyat, és egyedül is el tudja mozgatni.

A nyilvánvaló kérdés ezen a ponton az, hogy a hajtott exoskeletonok bevezetése vajon munkanélkülivé tesz-e embereket. Wolff ragaszkodik ahhoz, hogy jelenleg nem ez a valóság az iparágban, mivel az igazi problémát az jelenti, hogy egyáltalán szakképzett munkaerőt találjanak. “Egyik ügyfelünk sem beszél az emberek elbocsátásáról” – mondja Wolff. “Mindannyian arról beszélnek, hogy egyszerűen nem tudnak elég terméket vagy szolgáltatást előállítani ahhoz, hogy elégedetté tegyék ügyfeleiket.” Ennek a dolgozókat is boldoggá kell tennie. Wolff elmondja, hogy “lelkes reakciókat” kaptak a Guardian XO-t kipróbáló dolgozóktól, akiknek egyetlen aggálya, hogy az exoskeleton beállítható-e a különböző alakú és méretű emberekhez. Míg a kezdeti egységek 5’4″ és 6” magasságú emberek számára lesznek állíthatóak, a Sarcos azt ígéri, hogy jövőre már az amerikai munkaerő 90 százalékának megfelelő magasságúak lesznek.

Költség és elérhetőség

“Három évvel ezelőtt nem tudtuk volna ezt gazdaságilag életképes termékké tenni” – mondja Wolff. “Az általunk használt alkatrészek mérete, teljesítménye, súlya és költsége – mindezek mára eljutottak arra a pontra, ahol ez kereskedelmi szempontból megvalósíthatóvá vált.” Ez a Sarcos és a vállalatok számára, amelyekkel együttműködnek, azt jelenti, hogy minden egyes exoskeleton évente körülbelül 100 000 dollárba kerül. Az alfa-egységek olyan vállalatokhoz kerülnek, amelyek legalább 10 darabot megengedhetnek maguknak egyszerre, és a Sarcos minden egyes szállítmánnyal együtt egy dedikált mérnököt is küld. A Guardian XO-t nem termékként, hanem szolgáltatásként értékesítik – legalábbis egyelőre inkább bérleti díjként, dedikált ügyfélszolgálattal. “A cél az, hogy ezt ostobán egyszerű legyen kezelni és használni” – mondja Wolff, hozzátéve, hogy a Sarcos arra számít, hogy a következő néhány hónapban sokat fog tanulni, amint az exoszkeletonokat elkezdik bevetni. A kereskedelmi verzióknak 2020-ban kell megjelenniük.

Megkérdeztem Wolffot, hogy mikor bérelhetek ki egy ilyet a helyi barkácsboltból, ha legközelebb költöznöm kell, de kiábrándító módon nem látja, hogy ez egyhamar megtörténne. A Sarcosnak még sokat kell tanulnia arról, hogyan lehet üzletet csinálni az exoskeletonokból, és inkább reálisak maradnak az elvárások, minthogy bárkinek is Vasember-ruhát ígérjenek. Nekem azonban már túl késő – láttam, mire képes a Guardian XO. És én is akarok egyet.