Humanoidni robot dizajniran da pruži podršku tamo gde su potrebni fizička snaga i pomoć – to je bila vodeća vizija prilikom razvoja robota ergoCub. Cilj je njegova primena u realnim uslovima, kako bi preuzeo zadatke koji su fizički zahtevni ili potencijalno opasni za ljude. Ovaj robot funkcioniše kao svestran sistem namenjen širokom spektru primena, sa posebnim fokusom na scenarije saradnje. ergoCub nije zamišljen kao izolovana mašina, već kao fleksibilan partner koji se prilagođava promenljivim zahtevima i aktivno podržava ljudske operatere. Njegovu pokretljivost i preciznost delom omogućavaju pogonski sistemi kompanije FAULHABER, koji obezbeđuju dinamične i precizno usklađene pokrete u predelu vrata i podlaktica.
Sa visinom od 1,50 m, težinom nešto manjom od 60 kg i integrisanom veštačkom inteligencijom, ergoCub je od samog početka zamišljen kao celovit sistem. Umesto rešavanja jednog izolovanog tehničkog zadatka, dizajniran je kao multifunkcionalni pomoćnik koji se može fleksibilno prilagoditi različitim radnim okruženjima i aktivno pružati podršku ljudima. Projekat je nastao kao rezultat strateške saradnje između Italijanskog instituta za tehnologiju (IIT) u Đenovi i Nacionalnog instituta za osiguranje od povreda na radu (INAIL) u Rimu, sa ciljem rešavanja ključnog problema savremene bezbednosti na radu: prevencije nesreća na radnom mestu, kao i čestih poremećaja mišićno-skeletnog sistema i vezivnog tkiva. Kao naslednik prethodne platforme, ergoCub se posebno fokusira na zahteve saradnje između čoveka i robota. U skladu sa principima Industrije 5.0, on je zamišljen kao proaktivni „saradnik” koji prepoznaje potrebe ljudi, smanjuje umor i predviđa potencijalne greške u ranoj fazi.
Gde pogonski sistemi omogućavaju kretanje
Izgled robota ergoCub, koji podseća na ljudski, dosledno odražava koncept „humanoidnog” sistema. Njegovo kretanje se zasniva na prirodnim obrascima ljudskog hoda i upotpunjeno je naprednim sposobnostima orijentacije, postignutim kombinacijom senzora i veštačke inteligencije. Funkcionalne ruke i šake omogućavaju precizno hvatanje i rukovanje predmetima. Dizajn sa dve noge uzima u obzir ergonomske aspekte, minimizirajući potrošnju energije uz istovremeno obezbeđivanje glatkih i prirodnih pokreta. Zbog toga je prilikom izbora i integracije pogonskih sistema poseban akcenat stavljen na performanse i kompaktnost.
FAULHABER komponente se koriste upravo tamo gde su preciznost, minimalan prostor za ugradnju i dinamičke performanse od ključnog značaja: u podlakticama i vratu robota. U podlaktice su integrisana dva različita seta motora: jedan kontroliše otvaranje i zatvaranje prstiju pomoću mehanizma sa sajlama, dok drugi pokreće sferni paralelni mehanizam ručnog zgloba, omogućavajući složene i fino kontrolisane pokrete.
S druge strane, vrat je dizajniran kao serijski mehanizam i zahteva posebno efikasno korišćenje ograničenog prostora za ugradnju. Ovde su se motori sa spoljašnjim rotorom iz serije BXTH pokazali kao veoma efikasni, pružajući veliku gustinu snage uprkos kompaktnim dimenzijama. To je omogućilo zamenu prethodno korišćenog mehanizma sa sajlama snažnijim i potpuno integrisanim rešenjem.
Zašto FAULHABER: Pouzdanost u svakom pokretu
Odluka o korišćenju FAULHABER proizvoda zasnivala se na kombinaciji tehničkih i praktičnih kriterijuma koji su u potpunosti odgovarali zahtevima humanoidne robotike. Lorenco Protopapa, glavni mašinski inženjer u odeljenju za mehatroniku integrisanih sistema i humanoida (Mechatronics for Embodied Systems and Humanoids) pri institutu IIT, objašnjava:
„Jedan od odlučujućih faktora za nas bio je visok odnos obrtnog momenta i dimenzija, što omogućava ugradnju snažnih aktuatora u veoma ograničen prostor zglobova humanoidnog sistema. Podjednako važne bile su visoka pouzdanost i konstantne performanse komponenti, s obzirom na to da radimo sa dugotrajnim serijama testiranja i iterativnim ciklusima razvoja.”
Dostupnost integrisanih rešenja koja objedinjuju motore, reduktore i enkodere predstavljala je još jednu ključnu prednost, značajno pojednostavljujući integraciju sistema. Pored toga, karakteristike glatkog i preciznog kretanja pogonskih jedinica doprinose bezbednoj i prirodnoj interakciji između ljudi i robota. Na kraju, ali ne i manje važno, tehnička podrška je odigrala ključnu ulogu pružanjem neophodne pomoći pri izboru, projektovanju i prilagođavanju komponenti tokom čitave faze razvoja.
Kako ljudi i roboti sarađuju
Zahvaljujući dizajnu koji podseća na ljudski oblik, naprednim senzorskim sposobnostima i mogućnosti interakcije putem nosivih tehnologija, ergoCub može da ostvari svoj puni potencijal u složenim primenama u realnom okruženju. Projekat stavlja snažan akcenat ne samo na tehničke performanse, već i na ljudski faktor. Cilj je da se ergoCub ne doživljava kao mašina koja upravlja procesima, već kao pouzdan partner koji pruža podršku u svakodnevnom radnom okruženju.
Jedan od potencijalnih scenarija primene vezan je za industrijska i logistička okruženja, na primer u skladištima sa vertikalnom strukturom gde konvencionalni sistemi mobilnih robota dostižu svoje granice. U takvim uslovima, ergoCub može da pokaže svoje prednosti u pogledu kooperativne interakcije, kao što su zajedničko podizanje i transport teških tereta ili precizno rukovanje složenim predmetima. Robot ergoCub otvara i perspektivne mogućnosti u sektoru zdravstvene zaštite. Iako još uvek nije u širokoj kliničkoj upotrebi, ovaj robot se razvija posebno radi pružanja podrške medicinskom osoblju i negovateljima. Prilikom fizički zahtevnih zadataka, kao što su pomeranje pacijenata ili pomoć pri hodanju, on može doprineti smanjenju fizičkog napora i povećanju bezbednosti na radu.
Pored toga, ergoCub omogućava nove oblike teleprisustva i daljinskog upravljanja delujući kao imerzivni robotski avatar, čime operaterima pruža mogućnost da prošire svoju percepciju i delovanje na velike udaljenosti. Ovo je dopunjeno zadacima saradničke pomoći u svakodnevnim situacijama: robot može da obavlja jednostavne kooperativne radnje, prepoznaje ljudske aktivnosti, rukuje predmetima pomoću obe ruke i semantički razume prostorno okruženje. Na taj način, ergoCub pokazuje svoju ambiciju da bude svestran partner koji se lako integriše u različite radne i životne sredine.
Od laboratorije do svakodnevne primene
Prelazak robota ergoCub iz kontrolisanog laboratorijskog okruženja u realne industrijske ili medicinske primene predstavlja ključnu prekretnicu u njegovom razvoju. Međutim, taj korak nosi sa sobom značajne tehnološke izazove.
Jedan od najvažnijih preduslova je energetska autonomija. Trenutni prototip može da radi bežično oko sat vremena koristeći integrisanu litijum-jonsku bateriju, što je dovoljno za potrebe istraživanja i demonstracije. Ipak, praktična primena u ulozi „saradnika” u logistici ili zdravstvu zahteva znatno duže i efikasnije vreme rada.
Podjednako je važno obezbediti sigurnost tokom saradnje čoveka i robota. Trenutno se mnogi humanoidni sistemi, uključujući i ergoCub-a, i dalje oslanjaju na spoljašnje bezbednosne mehanizme i još uvek nisu u potpunosti sertifikovani za interakciju sa ljudima bez nadzora. Za primenu u realnim uslovima neophodno je garantovati bezbedno i pouzdano ponašanje čak i u kritičnim situacijama, kao što su kvarovi sistema ili neočekivane promene u okruženju.
Pored toga, sve veći značaj dobija dalji razvoj takozvane „utelešene veštačke inteligencije” (engl. embodied AI). Iako savremeni pristupi veštačkoj inteligenciji, poput velikih jezičkih modela ili modela koji povezuju vizuelne podatke, jezik i radnje, značajno unapređuju kognitivne sposobnosti, izazov i dalje predstavlja njihovo kombinovanje sa pouzdanim razumevanjem fizičkih interakcija u stvarnom svetu.
Tek će sinergija energetske efikasnosti, bezbedne interakcije i duboko integrisane, utelešene inteligencije omogućiti humanoidnim robotima poput ergoCub-a da prevaziđu fazu prototipa i uđu u pouzdanu svakodnevnu upotrebu.
FAULHABER Austria GmbH
Modecenterstraße 22/C89
1030 Wien
Tel.: +43 1 7963149-0
Fax: +43 1 7963149-99
www.faulhaber.com
