الروبوتات والذكاء الاصطناعي المادي

ربط الاستشعار والتخطيط والتنفيذ مع وضع السلامة المادية في صميم التصميم.

كيف نقوم بفحص المجال

تبحث هذه المبادرة في مسائل البرامج والسلامة التي تنشأ عندما يستشعر النظام ويتصرف في الفضاء المادي. الاستكشاف الحالي هو نموذج تخطيط، وليس نموذجًا أوليًا لروبوت أو جهاز. تتضمن التبعيات المهمة موثوقية المستشعر، وتعريف المهمة، والتنوع البيئي، والحركة الآمنة، وفهم المشغل، ومسار الاسترداد. ويعتمد نطاق أي اختبار بدني مستقبلي على الأدلة والمعدات والقدرات المتخصصة.

1. 01

   من الذكاء الرقمي إلى الذكاء الجسدي

   يجب أن يأخذ النظام الفيزيائي في الاعتبار الكتلة والاحتكاك والوصول وعدم اليقين وعواقب الاتصال. إن الانتقال من التفكير الرقمي إلى العمل الجسدي يقدم متطلبات السلامة في كل طبقة.

   يجب على النظام المادي أن يترجم المعلومات إلى أفعال يمكن أن تؤثر على الأشخاص والممتلكات والبيئة المحيطة. وبالتالي فإن المكدس الهندسي يربط بين الاستشعار والتقدير والتخطيط والتشغيل والإشراف. يمكن أن يؤدي وجود خطأ في إحدى الطبقات إلى تغيير ما تعتقده الطبقة التالية، لذا يعتمد السلوك الآمن على واجهات وعمليات فحص واضحة عبر النظام بأكمله.

2. 02

   إدراك الآلة

   توفر الكاميرات وأجهزة الاستشعار الأخرى ملاحظات جزئية، وليست نسخة مثالية من العالم. يجب أن يعبر الإدراك عن عدم اليقين وأن يدرك عندما تكون الأدلة أضعف من أن تعمل بأمان.

   يقوم الإدراك بتحويل قراءات المستشعر إلى تفسير عملي للأشياء والحدود والحركة. يمكن للإضاءة والانسداد والملمس ووضع المستشعر تغيير الأدلة. يجب أن يمثل النظام الثقة، ويطلب ملاحظة أخرى عندما يكون ذلك مفيدًا، ويتجنب التعامل مع التصنيف كإذن للتصرف عندما يظل السياق المحيط غير واضح.

3. 03

   الفهم المكاني

   يحتاج الروبوت إلى نموذج للأشياء والأسطح والحدود والأشخاص المحيطين به. ونظرًا لتغير البيئات، يتطلب التعريب وفهم المشهد فحصًا مستمرًا بدلاً من الحصول على لقطة واحدة موثوقة.

   يربط الفهم المكاني الملاحظات بإطار ثابت، وعوائق معروفة، ومناطق يمكن الوصول إليها، ومواقع الأشخاص أو المعدات. الخريطة عبارة عن تقدير يمكن أن يصبح قديمًا مع تحرك الكائنات. يجب أن يقوم النظام بمقارنة الظروف المتوقعة والمرصودة والتوقف أو إعادة التخطيط عندما يقع التعريب أو تفسير المشهد خارج نطاق التسامح الآمن للمهمة.

4. 04

   التخطيط والاستدلال

   يربط التخطيط بين الهدف والإجراءات الممكنة. يأخذ في الاعتبار التبعيات والعقبات والأدوات المتاحة والبدائل مع الحفاظ على طريقة للتوقف أو طلب المساعدة عندما تفشل الافتراضات.

   يقوم المخطط بتقييم أكثر من أقصر مسار. فهو يأخذ في الاعتبار ترتيب المهام والوصول إليها والأدوات المتاحة وعدم اليقين وحدود السرعة وما يحدث إذا تعذر إكمال الخطوة. ويجب مقارنة الخطط البديلة بالقيود الصريحة، وينبغي أن تظل نقطة التوقف الآمن متاحة عندما لا تتطابق البيئة مع الافتراضات المستخدمة في التخطيط.

5. 05

   الحركة والتحكم

   تصبح الخطة حركة من خلال عناصر التحكم التي تستجيب للبيئة المادية. يتضمن السلوك الآمن حدودًا على السرعة والقوة، وردود فعل المستشعر، والتوقف المتحكم فيه خارج نطاق التشغيل المتوقع.

   يقوم التحكم بترجمة الخطة إلى حركة مقاسة ويقارن باستمرار السلوك المقصود مع تعليقات المستشعر. التسارع والقوة والوصول ومسافة التوقف كلها تؤثر على النتيجة. يجب أن يفحص الاختبار ردود الفعل المتأخرة، والاتصال غير المتوقع، والفشل الجزئي، مع وضع حدود تمنع أي تناقض صغير من النمو إلى حركة غير آمنة.

6. 06

   التعاون بين الإنسان والروبوت

   يحتاج الناس إلى فهم ما ينوي الروبوت القيام به وكيفية التدخل. تتطلب مساحات العمل المشتركة سلوكًا يمكن التنبؤ به وعمليات تسليم واضحة ومعالجة دقيقة للخصوصية والمسؤولية والقرب.

   يتطلب التعاون من الأشخاص فهم دور الروبوت والإجراء التالي وسلوك التوقف. تحتاج عمليات التسليم إلى نقطة مسؤولية واضحة، ولا ينبغي للأشخاص القريبين أن يخمنوا ما إذا كانت الآلة قد لاحظتهم أم لا. يجب أن يدعم تصميم التفاعل وقواعد العمل والضمانات الفنية نفس التوقعات.

7. 07

   المحاكاة واختبار السلامة

   يمكن أن تكشف المحاكاة الحالات المتطورة قبل التجارب المادية، لكنها لا تستطيع إعادة إنتاج كل خاصية في العالم الحقيقي. يجب أن تسجل الاختبارات الافتراضات، وتغير الظروف، وتؤدي إلى التحقق المرحلي.

   تساعد المحاكاة الفرق على تنويع العوائق وجودة المستشعر والتوقيت وظروف المهمة قبل التجربة الفعلية. فهو يجعل الافتراضات واضحة ويمكن أن يكشف عن الحالات التي يصعب إعادة إنتاجها باستمرار. ولأن الفيزياء والإدراك يظلان تقريبيين، فإن اجتياز السيناريو الافتراضي يعد سببًا لتصميم الاختبار التالي، وليس دليلاً على السلامة في العالم الحقيقي.

8. 08

   التطبيقات الصناعية والخدمية

   يعد الفحص والمناولة والمساعدة المتكررة من مجالات التطبيق الممكنة. ولكل منها تفاوتات وبيئات وعواقب بشرية مختلفة، لذا فهي تحتاج إلى التحقق من صحة المهمة المحددة.

   تختلف التطبيقات مثل الفحص والمناولة والمساعدة المتكررة في الحمولة والدقة ووقت الدورة والبيئة ونتيجة الفشل. قد لا يتم نقل الطريقة المناسبة لمحطة عمل واحدة إلى أخرى. تحتاج كل حالة استخدام إلى معايير نجاح محددة ومراجعة الموقع وتدريب المشغلين والتحقق من صحة المهمة المحددة.

9. 09

   آفاق التنمية

   تتضمن أسئلة البحث إدراكًا قويًا وتخطيطًا أكثر أمانًا وتنسيقًا أفضل بين النية البشرية وعمل الآلة. يعتمد نضج أي نظام مستقبلي على الأدلة الهندسية والاختبارية.

   تعتمد آفاق التطوير على المهمة والأجهزة المتاحة وأدلة السلامة والقدرة المتخصصة. قد يؤدي البحث إلى تحسين الاستشعار القوي والتعافي والتنسيق البشري والقدرة على شرح الإجراء المخطط له. يجب أن تميز الأوصاف العامة بين نماذج البرامج المفاهيمية وأنظمة الروبوتات التي تم اختبارها، وألا توحي بأن CSW Global تمتلك معدات لا تسندها سجلات موثوقة.