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Abran paso a los robots
Cambiar nuestro entorno de formas pequeñas y sencillas ayudará a los robots a colaborar de forma más eficaz (y segura) con los humanos.
23 de febrero de 2021
jack snelling
IA que conduce a menos accidentes automovilísticos y menos congestión vial. Sistemas de aumento personal que ayudan a las personas a prosperar a medida que envejecen. Asistentes robóticos que hacen que las salas de emergencia sean más seguras y eficientes. En su nuevo libro, Qué esperar cuando estás esperando robots , Laura Major, SM '05, y Julie Shah '04, SM '06, PhD '11, prevén beneficios similares a los de Jetson de la colaboración entre humanos y robots.
La gente parece estar preocupada por si los robots algún día nos volverán obsoletos. — si se volverán más inteligentes, más rápidos, mejores que sus creadores humanos. Pero la realidad es que los robots y los humanos probablemente siempre serán buenos en diferentes cosas, escriben. Es posible que algunos de nuestros problemas sociales más persistentes se aborden mejor con el tipo de colaboración que imaginamos.
Major y Shah están bien preparados para explorar el futuro de la colaboración humano-robot: Major es CTO de Motional, una empresa conjunta de conducción autónoma de Hyundai y Aptiv, y Shah, profesor asociado de aero-astro, se enfoca en humanos-robot industrial. colaboración como director del Laboratorio de Robótica Interactiva del MIT. Este extracto de su libro examina cómo podemos ajustar el entorno de pequeñas maneras para convertir a los robots en colaboradores efectivos.
Laura Mayor, SM '05
Julie Shah, 2004, SM 2006, doctorado 2011
DENNIS KWAN
Es el final del día de un viernes y no llegó al centro comercial para recoger los favores para la fiesta de cumpleaños de su hijo este fin de semana. Así que inicia sesión en Amazon para ver qué hay disponible para la entrega al día siguiente. Además de los favores, encuentra bombillas para reemplazar la bombilla quemada en su lámpara de mesa y descubre un nuevo libro que decide comprar. Hace clic en Realizar mi pedido y, poco tiempo después, los robots en los almacenes de cumplimiento de Amazon se alejan zumbando para asegurarse de que se lo entreguen a tiempo.
El almacén está lleno de pequeños robots planos que se mueven debajo de los estantes llenos de todo, desde licuadoras hasta abrigos de lana y sierras de mesa. Cuando su pedido está en cola, se notifica a los robots cerca de los estantes con sus productos. Se deslizan debajo de los estantes requeridos, los levantan y atraviesan el almacén, parando y arrancando, moviéndose de izquierda a derecha, bailando alrededor de todos los demás robots que también se mueven por el almacén. Es una vista verdaderamente hermosa.
Sin embargo, es posible que se sorprenda al saber que estos robots son en su mayoría ciegos. Equipados con solo unos pocos sensores, navegan por su mundo mirando directamente al papel pegado al piso por trabajadores humanos. El almacén es una cuadrícula grande, con un patrón de papel único pegado al piso de cada cuadrado de la cuadrícula. Los robots simplemente rastrean la secuencia de patrones de papel que pasan para confirmar su ubicación. Cuando las ruedas de los robots rompen uno de los trozos de papel, una persona detiene a los robots para entrar en el espacio y volver a pegar el papel al suelo. Amazon tiene 175 centros de cumplimiento en todo el mundo, y estos robots actualmente se mueven en 26 de ellos, trabajando con humanos para completar sus pedidos.
Esto puede sonar como una solución pirata, desarrollada por una startup para sacar a los robots por la puerta. Pero Amazon, una de las empresas más exitosas del mundo, sigue optando por pegar papel en el suelo. ¿Por qué? Los robots con menos sensores son menos costosos y menos propensos a fallar. Los robots son mucho más confiables si los programa para seguir un patrón de papeles en el suelo que si intenta que observen el mundo que los rodea, detecten obstáculos, planifiquen un camino alrededor de los obstáculos y luego continúen buscando su destino. . A veces, lo simple es lo mejor.
Nuestras sociedades actualmente no están construidas para manejar las necesidades de los robots independientes, y no está claro que podamos simplemente hacer robots que solo necesiten lo que nuestra infraestructura ofrece actualmente.
Si bien cosas como los semáforos, las señales de límite de velocidad, los conos naranjas, las rampas de acceso interestatales y los cruces peatonales ayudan a los humanos a coordinar las actividades de los conductores y los peatones de manera segura y eficiente, los robots necesitarán aún más estructura y apoyo del entorno. Sus sistemas sensoriales toman muchos datos sobre el mundo que los rodea, pero no son tan buenos como nosotros para extraer significado de ellos.
La buena noticia es que podemos cambiar nuestro entorno de maneras pequeñas y sencillas que harán que el mundo sea mucho más fácil para los robots y más seguro para nosotros. La aviación ofrece un buen ejemplo.
Aprendiendo de los cielos amigos
El pasajero promedio de un avión probablemente no se dé cuenta de que los aviones vuelan en carriles, siguiendo un rastro virtual de migas de pan diseñado alrededor de una red de balizas terrestres fijas que revolucionaron la seguridad de la aviación. Estas ayudas a la navegación ayudan al piloto y a los controladores de tráfico aéreo a rastrear la ubicación del avión y han estado en uso desde mucho antes de que existiera el GPS. El espacio aéreo también se ha dividido en diferentes niveles de vuelo y trayectorias que actúan como carriles en una autopista, excepto que estos carriles son muy anchos (y altos) para adaptarse a la alta velocidad de las aeronaves, posibles errores en las estimaciones de ubicación y otros factores, como la vórtices de estela creados por cada plano. Hoy los carriles verticales están separados entre sí por 1,000 pies. Estos carriles en el cielo minimizan la posibilidad de que las aeronaves se crucen inesperadamente y colisionen. También simplifican los procedimientos para gestionar el tráfico aéreo. Por ejemplo, si dos aeronaves están en curso de colisión, en lugar de tratar de calcular exactamente cuándo llegará cada una al punto de colisión, o recomendar una pequeña maniobra a uno de los pilotos para evitar la colisión, los controladores de tránsito aéreo normalmente le piden a uno que suba 1,000 pies, y luego se garantiza que los dos aviones no se acercarán entre sí, porque están en carriles separados.
Estructurar el espacio aéreo de esta manera ha tenido un tremendo impacto en la eficiencia y seguridad del transporte aéreo, porque ofrece reglas claras que regulan el comportamiento de cada avión en el cielo.
Más allá de considerar cómo se comparte el espacio aéreo de manera segura, la historia de la navegación aérea ofrece otras lecciones para aprender a trabajar de manera efectiva con robots. Desde los primeros días de la aviación, los aviones debían coordinarse cuidadosamente. Al principio, simplemente utilizábamos fogatas al final de las pistas por la noche, y los pilotos buscaban la luz brillante para saber dónde aterrizar. A continuación, se instalaron balizas y las aeronaves podían usar la navegación por radio para encontrar la pista incluso en un día nublado. Los transmisores transmiten una señal modulada, que se recibe en la aeronave. La posición del transmisor se calcula utilizando el tiempo de vuelo entre las señales recibidas, y estos datos se utilizan para determinar la posición de la aeronave. Inicialmente, esto se calculó a mano; ahora está automatizado y es extremadamente robusto. La Segunda Guerra Mundial nos trajo la vigilancia por radar, lo que permitió a los controladores de tráfico aéreo rastrear aviones sin depender de transmisores, especialmente en espacios aéreos congestionados, como el área alrededor de los aeropuertos.
Pero la verdadera revolución en el tráfico aéreo se produjo en 1956, tras la colisión de dos aviones sobre el Gran Cañón. Los aviones operaban en un espacio aéreo no controlado, donde se espera que los pilotos vean y eviten otras aeronaves sin ayuda externa. Ambos pilotos estaban maniobrando alrededor de cúmulos dispersos para obtener una mejor vista del cañón, y ambos entraron en la misma nube, lo que hizo imposible que se vieran. Los 128 pasajeros murieron.
Esta colisión en el aire, que tuvo lugar durante el auge de la aviación comercial, creó el pánico. Las reglas de aviación en ese momento no tenían una buena manera de proteger a los aviones contra tales conflictos. La solución fue centralizar la gestión del espacio aéreo. El Congreso de los EE. UU. asignó $250 millones para mejorar el sistema de vías aéreas de la nación y creó la Administración Federal de Aviación (FAA), otorgándole amplia autoridad para combatir los peligros de la aviación. La FAA ordenó una amplia separación entre las aeronaves y las súper rutas aéreas planificadas para conectar las principales ciudades de la costa este y oeste, creando un espacio aéreo con reglas separadas para facilitar los viajes intensos a través del país.
¿Algún día necesitaremos una agencia central de este tipo para crear reglas, desarrollar soporte de navegación externo y regular otros aspectos de la operación y el control de los robots? Posiblemente. Pero, como mínimo, la cooperación de la industria para negociar los recursos compartidos que utilizarán estos robots (nuestras carreteras, aceras, pasillos y pasillos) será clave.
Trabajando con seguridad, codo con codo
Las fábricas han estado aprendiendo a trabajar con robots desde hace algunos años. Hoy en día, las fábricas de automóviles están llenas de grandes brazos robóticos de rápido movimiento que funcionan solo en entornos altamente controlados confinados en jaulas. Las piezas que manipulan los robots deben colocarse con precisión; si están fuera de lugar aunque sea por unos pocos milímetros, toda la operación se detiene. Y los robots no pueden sentir a las personas cercanas. Si alguien entrara en su espacio, sería un peligro significativo para la seguridad.
Sin embargo, la verdad es que relativamente poco trabajo en la mayoría de las fábricas, incluso en las fábricas de automóviles, puede estructurarse con tanto cuidado para los robots. La carrocería de un automóvil puede ser construida casi en su totalidad por robots, pero el resto del trabajo (instalar el cableado, los asientos y los elementos del tablero) todavía lo realizan personas casi en su totalidad. Este trabajo no puede, y no lo hará, ser realizado exclusivamente por robots en el futuro previsible, porque requiere habilidades que los robots aún no tienen. Pero los ingenieros de fabricación se están dando cuenta de que el trabajo que ya hacen los robots, como el montaje, la soldadura y el embalaje, se puede hacer mejor y más rápido si los robots se liberan de sus jaulas para trabajar junto a las personas. En lugar de tratar de reproducir las tareas de un trabajador humano, los robots pueden ayudar activamente al humano, por ejemplo, entregando la pieza correcta en el momento correcto, y así mejorar drásticamente la productividad de la línea. De hecho, nuestros estudios y otros muestran que con la colaboración de proximidad entre humanos y robots, las tareas se pueden realizar de manera mucho más eficiente (hasta un 85 % más rápido) que cuando los humanos realizan tareas de ensamblaje sin la ayuda de un robot.
¿Algún día necesitaremos una agencia central como la FAA para crear reglas, desarrollar soporte de navegación externo y regular otros aspectos de la operación y el control de los robots? Posiblemente.
Por lo tanto, las empresas están abordando el desafío de administrar estas máquinas complejas de una manera segura para las personas que las rodean. La inteligencia robótica requerida para monitorear el progreso de los humanos y anticipar lo que necesitan está muy lejos del robot industrial ciego en una jaula, o incluso de los robots en los almacenes de Amazon que navegan usando marcadores de papel. Las fábricas de hoy necesitan tecnología que permita una danza más íntima de humanos y máquinas, muy parecida a la compleja coreografía moderna de aviones que cruzan los cielos. Y para que esta tecnología funcione, necesitamos métodos a prueba de fallas para garantizar que los robots no puedan dañar a sus compañeros de trabajo.
Recientemente, los científicos han creado formas nuevas y dinámicas de marcar el espacio personal para personas y robots, y esto permite una estrecha colaboración física en la fabricación sin poner en peligro a los trabajadores. En lugar de una demarcación estática de robot y espacio humano, el entorno industrial está equipado con nuevos sensores que funcionan eficazmente como vallas virtuales.
Si una persona se acerca a un robot y cruza la valla virtual, el robot deja de moverse inmediatamente. En entornos más avanzados, los sensores se utilizan para crear zonas de seguridad dinámicas, en las que se controla activamente la distancia entre la persona y el robot. A medida que la persona se acerca al robot, el robot reduce la velocidad, lo que le da tiempo a la persona para reaccionar antes de que el robot se detenga por completo.
Así como los aviones tienen diferentes reglas para la separación en el aire, los robots industriales deben cumplir con lo que se conoce como estándares de monitoreo de velocidad y separación, manteniendo distancias específicas de las personas en función de su velocidad. Cuanto más rápido se mueva el robot, más lejos debe permanecer de las personas, y cuando una persona se acerca al robot, debe reducir la velocidad y detenerse. Uno de los primeros sistemas de este tipo se implementó en una planta de BMW en Múnich en 2017. Un asociado humano trabajaba debajo de un imponente robot industrial naranja, de dos a tres veces su altura, mientras negociaban de manera segura el espacio compartido de la fábrica para construir automóviles.
Estos sencillos cambios, de jaulas físicas a cercas virtuales y de demarcación estática de espacios seguros a ajustes dinámicos de zonas seguras, facilitan que los humanos y los robots colaboren en las tareas de fabricación, completándolas de manera más eficiente o con un estándar más alto que los humanos o los robots. robot podría lograr trabajar solo.
Las reglas del camino para trabajar con robots no tienen que ser estáticas. Pueden adaptarse con el tiempo a medida que los robots se vuelven más capaces y nos acostumbramos a ellos. A medida que los robots evolucionan, podemos liberarlos de sus carriles fijos. A través de una negociación más dinámica de recursos compartidos, podemos dar grandes pasos hacia la integración de robots en entornos humanos.
Adaptado de Qué esperar cuando se esperan robots: el futuro de la colaboración humano-robot, de Laura Major y Julie Shah. Derechos de autor 2020. Disponible desde Libros Básicos , un sello de Hachette Book Group.