Nu te va face să arăți ca Iron Man, dar Guardian XO îți permite să ridici 90 de kilograme fără să transpiri

În urmă cu un an, pentru raportul special al IEEE Spectrum despre Top Tech pentru 2019, Sarcos Robotics a promis că până la sfârșitul anului va fi gata să livreze un exoschelet motorizat care va reprezenta viitorul muncii industriale. Și la sfârșitul lunii trecute, Sarcos ne-a invitat la Salt Lake City, Utah, pentru a vedea cum arată acel viitor.

Sarcos a dezvoltat exoscheletele motorizate și tehnologiile robotice care le fac posibile de zeci de ani, iar holul sediului central al companiei este un loc de odihnă pentru conceptele și prototipurile de hardware care au fost abandonate pe parcurs. Dar acum, Sarcos este gata să dezvăluie prototipul Guardian XO, un exoschelet cu multiplicare a rezistenței care este pe cale să înceapă să fie livrat.

În timp ce briefingul nostru introductiv se încheie, Ben Wolff, CEO-ul Sarcos, este vizibil entuziasmat de faptul că poate prezenta ceea ce au lucrat în laboratorul lor. „Dacă ar fi să vă puneți întrebarea: „Cum arată 30 de ani și 300 de milioane de dolari”, ne spune Wolff, „veți vedea asta la parter.”

Aceasta este ceea ce vedem la parter:

Cum funcționează Guardian XO

Sarcos Guardian XO este un exoschelet robotizat cu 24 de grade de libertate pe tot corpul. În timp ce îl poartă, un om poate ridica 90 de kilograme (200 de lire sterline) în timp ce are senzația că ridică doar 4,5 kg (10 lbs). Guardian XO este complet electric și fără legături, cu o durată de funcționare de 2 ore, iar pachetele de baterii interschimbabile la cald îl pot menține în funcțiune pentru o zi întreagă de lucru. Este nevoie de câteva secunde pentru a-l pune și a-l scoate, iar Sarcos spune că noii utilizatori pot fi instruiți să folosească sistemul în câteva minute. Închirierea unui Guardian XO costă 100.000 de dolari pe an, iar compania va expedia primul lot de unități alfa către clienți (printre care se numără atât industria grea, cât și armata americană) în ianuarie.

Într-un sens practic, Guardian XO este un robot umanoid care folosește un om real ca sistem de comandă și control. Pe măsură ce companiile de toate tipurile caută să crească eficiența prin automatizare, Sarcos crede că cea mai eficientă soluție este o combinație directă între oameni și mașini, îmbunătățind inteligența și judecata oamenilor cu forța și rezistența roboților. (Printre investitorii companiei se numără Caterpillar, GE Ventures, Microsoft și Schlumberger.)

Primul lucru pe care trebuie să-l înțelegem despre Guardian XO este că, la fel ca un robot umanoid, este autosuficient. Deoarece are propriile picioare și picioare, greutatea de 150 de lire sterline a costumului (și a tot ceea ce transportă) ocolește utilizatorul său și este transferată direct în sol. Nu legați robotul de dumneavoastră – vă legați dumneavoastră de robot, un proces care durează mai puțin de un minut. Astfel, deși pare greu și voluminos (și este cu siguranță ambele lucruri), cel puțin greutatea sistemului nu este ceva pe care utilizatorul o resimte direct. Puteți vedea cum funcționează acest lucru urmărindu-l pe operatorul Guardian XO, Fletcher Garrison, ridicând tot felul de încărcături utile în videoclipul de mai jos.

Hands On With the Guardian XO

Când Sarcos ne-a contactat și ne-a întrebat dacă vrem să venim la Salt Lake City pentru a încerca XO, am spus imediat da (dezvăluire: Sarcos ne-a acoperit costurile pentru a participa la un eveniment media luna trecută). Dar am fost dezamăgiți când, în cele din urmă, ni s-a permis să încercăm doar o versiune cu un singur braț a exoscheletului. M-am oferit chiar să semnez derogări suplimentare, dar, din păcate, compania nu m-a lăsat să intru în costumul complet. Așadar, experiența mea cu exo a fost destul de limitată – o experiență practică, la propriu, a unui singur braț XO.

Cu toate acestea, a fost o senzație uimitoare. Brațul pe care l-am testat, despre care Sarcos spune că folosește același sistem de control ca și costumul complet, a fost incredibil de ușor de manevrat. În ceea ce privește controlul, tot ce încearcă să facă exo este să se dea la o parte din calea membrelor tale: Folosește senzori de forță pentru a detecta fiecare mișcare pe care o faceți, iar apoi își mișcă propriile membre în paralel, potrivindu-se fără probleme cu corpul dumneavoastră și cu propriul hardware. Dacă faci un pas, el face un pas odată cu tine. Dacă vă mișcați brațul înainte și înapoi, el își mișcă brațul înainte și înapoi în același mod, chiar lângă al dumneavoastră. Nu există niciun decalaj perceptibil în acest proces și este atât de intuitiv încât Sarcos spune că majoritatea oamenilor au nevoie de doar un minut sau două pentru a se obișnui să folosească sistemul și de doar o oră sau două pentru a se simți confortabil să lucreze în el.

Guardian XO poate spori forța utilizatorului până la a face ca o sarcină de 200 de kilograme să pară că nu cântărește nici un kilogram. În mod obișnuit, însă, nu așa funcționează exoscheletul, deoarece poate fi deconcertant să ridici ceva greu și să nu simți că ridici nimic. Este mai bine să te gândești la exo ca la un instrument care te face mai puternic decât la un instrument care face obiectele fără greutate, mai ales că tot trebuie să te confrunți cu inerția. Nu uitați, chiar dacă ceva nu are greutate aparentă (fie pentru că vă aflați în spațiu, fie pentru că îl țineți cu un exoschelet motorizat), tot are masă, de care trebuie să fiți conștienți atunci când încercați să îl mișcați sau să îl opriți din mișcare. Cantitatea de ajutor pe care ți-o oferă exo este ușor de reglat; are un panou de control grafic pe încheietura mâinii stângi.

Cât de sigur este exoscheletul?

Cu un sistem robotic atât de puternic (XO are un cuplu maxim de aproximativ 4.000 de inch-livre, sau 450 de newtoni-metri), Sarcos a făcut din siguranță o prioritate absolută. De exemplu, pentru a mișca brațele lui XO, mâinile trebuie să țină apăsate declanșatoarele. Dacă dați drumul la declanșatoare (indiferent de motiv), brațele se vor bloca pe loc, ceea ce are avantajul suplimentar de a lăsa exo să țină lucrurile în sus pentru dvs. în timp ce, de exemplu, vă verificați telefonul. Toate articulațiile sunt limitate în viteză, ceea ce înseamnă că nu poți da un pumn cu exo – mi-au spus acest lucru în timpul demonstrației, așa că, bineînțeles, am încercat, iar articulațiile s-au blocat singure imediat ce am depășit pragul lor de siguranță. În cazul în care sistemul pierde puterea din orice motiv, curentul revine prin motoare, reducându-le treptat și nu brusc. Și, prin proiectare, articulațiile nu sunt capabile să depășească o gamă de mișcare umană, ceea ce înseamnă că exoscheletul nu se poate îndoi sau răsuci într-un mod care să vă rănească. Interesant este faptul că viteza articulațiilor Guardian XO este cu ușurință suficient de rapidă pentru a vă permite să alergați, deși acest lucru a fost limitat și din motive de siguranță.

Am întrebat dacă căderea este un risc prea mare, dar se pare că având un om în buclă pentru control face această problemă mult mai simplă. Sarcos nu a trebuit să programeze Guardian XO să se echilibreze singur, pentru că omul din interior face toate acestea în mod natural. Faptul că cineva încearcă să te împingă în timp ce ești în exoschelet nu diferă cu nimic de faptul că cineva încearcă să te împingă în timp ce ești în afara lui, deoarece îți vei păstra propriul echilibru în ambele cazuri. Dacă ajungeți să cădeți, Sarcos susține că exoscheletul este conceput ca o cușcă de rulare, așa că sunt șanse să nu pățiți nimic, deși nu este clar cât de ușor ar fi să ieșiți din el după aceea (sau să îl luați de pe voi).

Mai îngrijorător este modul în care XO va funcționa în preajma altor persoane. În timp ce masa și volumul său ar putea să nu facă o diferență atât de mare pentru utilizator, se pare că lucrul în colaborare ar putea fi o problemă, la fel ca și lucrul în spații mici sau în jurul a ceva fragil. Costumul are feedback de forță, astfel încât veți simți dacă intrați în contact cu ceva, dar până atunci ar putea fi prea târziu pentru a preveni un accident.

Eficiență energetică și fiabilitate

Eficiența ar putea să nu pară un lucru important pentru un exoschelet ca acesta, dar ceea ce a reușit Sarcos este foarte impresionant. Guardian XO folosește aproximativ 500 de wați în timp ce este complet operațional – adică în timp ce transportă 160 de lire sterline și merge cu 3 mile pe oră. Pentru a pune acest lucru în context, robotul DURUS al SRI, care a fost proiectat special pentru eficiență (și este semnificativ mai mic și mai ușor decât Guardian XO), a folosit 350 de wați doar în timpul mersului. „Aceasta este într-adevăr una dintre inovațiile noastre cheie”, spune Chris Beaufait, COO al Sarcos. „Nu există mulți roboți în lume care să fie la fel de eficienți ca ceea ce facem noi.” Aceste inovații vin sub forma unor mecanisme de recuperare a energiei, reduceri ale numărului de calculatoare individuale de la bord și obținerea unei integrări cât mai strânse a tuturor componentelor. Cu o pereche de pachete de baterii de 500 de wați-oră de 12 livre, exoscheletul poate funcționa timp de peste 2 ore în timpul utilizării normale, iar Sarcos se așteaptă să îmbunătățească eficiența de la 500 de wați la 425 de wați sau mai bine până în ianuarie.

Din moment ce Guardian XO este un produs comercial, trebuie să fie suficient de fiabil pentru a fi un instrument practic care să fie rentabil de utilizat. „Diferența dintre a fi un atelier de cercetare și dezvoltare care poate dovedi un concept și a face un produs viabil din punct de vedere comercial care să fie robust – este nevoie de un set de abilități și o mentalitate complet diferite”, ne-a declarat Wolff, directorul general. „Aceasta a fost o provocare. Cred că este cea mai mare provocare pe care o au companiile de robotică, iar noi am pus mult sânge, sudoare și lacrimi în acest sens.”

Wolff spune că viitoarele versiuni XO (nu modelul alfa care va fi livrat în ianuarie) vor fi capabile să meargă în aer liber pe terenuri dificile, printr-un metru de noroi și în ploaie sau zăpadă. Va fi capabil să urce și să coboare scări, deși în prezent se lucrează pentru a se asigura că acest lucru va fi sigur. Potrivit lui Wolff, se preconizează că nu va fi nevoie de prea multă service sau întreținere continuă pentru clienții exo. Nu suntem siguri că împărtășim deocamdată încrederea celor de la Sarcos – acesta este un sistem complex care va fi folosit de persoane care nu sunt ingineri în medii semistructurate și nestructurate. Se pot întâmpla o mulțime de scenarii neașteptate și, până când acestea nu se vor întâmpla, nu vom ști cu siguranță cât de bine va rezista Guardian XO la utilizarea în lumea reală.

Aplicații Guardian XO

Guardian XO a fost proiectat pentru a viza unele tipuri specifice (dar și foarte comune) de locuri de muncă care necesită ca oamenii să ridice în mod repetitiv lucruri grele. Aceste locuri de muncă nu sunt, în general, automatizabile sau, cel puțin, nu sunt automatizabile într-un mod eficient din punct de vedere al costurilor – este necesară îndemânarea unui om. Aceste locuri de muncă sunt, de asemenea, intensive din punct de vedere al forței de muncă, ceea ce creează probleme atât pe termen scurt, cât și pe termen lung pentru lucrătorii umani. Pe termen scurt, leziunile acute (cum ar fi leziunile la nivelul spatelui) duc la pierderi de productivitate. Pe termen lung, aceste leziuni se adaugă la probleme medicale grave pentru lucrători, mulți dintre ei putând funcționa doar între cinci și opt ani înainte ca organismul lor să fie afectat permanent.

Wolff crede că aici există o oportunitate pentru exoscheletele motorizate. Utilizarea Guardian XO pentru a descărca tipurile de sarcini care solicită corpul unui lucrător înseamnă că oamenii pot lucra la un loc de muncă mai mult timp fără a se accidenta. Și pot continua să lucreze la același loc de muncă pe măsură ce îmbătrânesc, deoarece exoscheletul preia sarcini care înainte țineau de forță și le face în schimb să țină de îndemânare și experiență.

Desigur, realitatea tristă este că nimic din toate aceste lucruri despre sănătatea lucrătorilor nu ar conta atât de mult dacă companiile nu ar putea fi convinse că exoscheletele ar putea, de asemenea, să le economisească bani. Din fericire pentru lucrători, este un argument ușor de adus. Din moment ce Guardian XO poate ridica 200 de kilograme, Wolff spune că acesta poate îmbunătăți productivitatea utilizatorului său cu până la un ordin de mărime: „În general, observăm în general o îmbunătățire a productivității undeva între 4 și 10 ori în cazurile de utilizare pe care le-am analizat. Deci, ceea ce înseamnă că un lucrător cu un exoschelet poate face munca a 4 până la 10 angajați fără niciun stres sau încordare a corpului său.”

La capătul de 4 ori al scalei, este vorba doar de a putea ridica mai mult și pentru mai mult timp. OSHA recomandă o sarcină maximă pentru o persoană de 51 de kilograme, număr care se ajustează în jos dacă obiectul trebuie ridicat în mod repetat, ținut mult timp sau mutat. Guardian XO permite unui lucrător să ridice de patru ori mai mult, timp de ore întregi, în timp ce merge cu o viteză de până la 3 mile pe oră. Lucrurile sunt puțin mai complicate la capătul de 10x al scalei, dar vă puteți imagina un singur obiect de 200 de lire sterline care necesită o macara suspendată plus mai multe persoane pentru a-l gestiona. Nu este vorba doar de oamenii în plus – este vorba, de asemenea, de timpul suplimentar și de infrastructura necesară, când un singur lucrător într-un Guardian XO ar putea pur și simplu să ridice același obiect și să îl mute singur.

Întrebarea evidentă în acest moment este dacă introducerea exoscheletelor motorizate va lăsa oamenii fără locuri de muncă. Wolff insistă că nu aceasta este realitatea industriei în acest moment, deoarece adevărata problemă este găsirea de lucrători calificați pentru a fi angajați în primul rând. „Niciunul dintre clienții noștri nu vorbește despre concedierea oamenilor”, spune Wolff. „Toți vorbesc despre faptul că pur și simplu nu sunt capabili să producă suficiente produse sau servicii pentru a-și mulțumi clienții.” Acest lucru ar trebui să-i facă fericiți și pe lucrători. Wolff ne spune că au avut „răspunsuri entuziaste” din partea lucrătorilor care au încercat Guardian XO, singura lor preocupare fiind dacă exoscheletul poate fi ajustat pentru a se potrivi oamenilor de diferite forme și dimensiuni. În timp ce unitățile inițiale vor fi reglabile pentru persoane cu înălțimi cuprinse între 1,70 și 1,80 m, până anul viitor, Sarcos promite că vor fi suficient de reglabile pentru a acoperi 90 la sută din forța de muncă americană.

Cost și disponibilitate

„Nu am fi putut face din acest produs un produs viabil din punct de vedere economic acum trei ani”, spune Wolff. „Dimensiunea, puterea, greutatea și costul tuturor componentelor pe care le folosim – toate acestea au ajuns acum la un punct în care acest lucru este fezabil din punct de vedere comercial.” Ceea ce înseamnă, pentru Sarcos și companiile cu care colaborează, este că fiecare exoschelet costă aproximativ 100.000 de dolari pe an. Unitățile alfa vor merge la companiile care își pot permite cel puțin 10 deodată, iar Sarcos va trimite un inginer dedicat împreună cu fiecare lot. Guardian XO este vândut mai degrabă ca un serviciu decât ca un produs – cel puțin deocamdată, este mai degrabă o închiriere cu asistență dedicată pentru clienți. „Scopul este ca acest lucru trebuie să fie stupid de simplu de gestionat și de utilizat”, spune Wolff, adăugând că Sarcos se așteaptă să învețe multe în următoarele câteva luni, odată ce exoscheletele vor începe să fie implementate. Versiunile comerciale ar trebui să fie livrate mai târziu în 2020.

Am avut grijă să-l întreb pe Wolff când aș putea închiria unul dintre aceste lucruri de la magazinul meu local de hardware pentru următoarea dată când va trebui să mă mut, dar, în mod dezamăgitor, el nu vede ca acest lucru să se întâmple prea curând. Sarcos are încă multe de învățat despre cum să facă o afacere din exoschelete, iar ei preferă să păstreze așteptările realiste decât să promită cuiva un costum Iron Man. Este prea târziu pentru mine, totuși – am văzut ce poate face Guardian XO. Și vreau și eu unul.