- ergoCub 機器人旨在減少人類身體負擔，提升工作安全性。
- 新設計框架同時優化機器人的物理結構及智能系統。
- 機器人能預測人類動作，適應不同體型及力量。
- 該技術可顯著減少人類在搬運過程中的生物力學負載。
意大利及英國的研究人員開發了一款可以在共同搬運任務中適應人類夥伴的類人機器人，旨在減少身體負擔並提升工作場所安全性。這款名為 ergoCub 的機器人是由 GenerativeBionics、意大利科技研究所（IIT）及曼徹斯特大學的科學家所創建，採用了一種新的人機協作設計框架。該研究結合了機器人硬件及控制系統，使人機協作變得更安全及更具適應性。團隊表示，這種方法使機器人能夠實時解讀人類動作，在體力要求高的任務中提供符合人體工學的幫助。
這一新的設計框架旨在改變類人機器人與人類的合作方式。團隊並不將機器人的身體視為僅由軟件控制的固定硬件，而是開發了一套同時優化機器人物理結構及其智能的系統，從而實現更自然及符合人體工學的人機協作。研究報導指出，這款名為 ergoCub 的類人機器人專為減輕人類在合作搬運過程中所承受的身體負擔而設計。ergoCub 利用傳感器及人工智能來協助人類搬運，減少負擔，並提升行走表現。
共享具身智能的技術創新
這項技術創新在於研究人員所描述的共享具身智能。傳統的類人機器人通常分為兩個獨立階段進行設計：工程師首先確定機器人的硬件，然後開發軟件以彌補任何機械限制。新框架則摒棄了這一順序過程，改為同時設計機器人的身體、傳感器、驅動裝置及控制算法，同時將人類夥伴明確建模為系統的一部分。設計過程從優化機器人的形態開始，包括肢體長度、關節位置、重量分配及整體身體結構。這些參數的選擇不僅是為了最大化機器人的性能，更是為了提升人機團隊的整體表現。
在確定物理設計後，研究人員開發了一套智能的全身控制架構。機器人利用傳感器數據不斷建立及更新其人類夥伴的內部模型。這使其能夠預測人類動作，協調自身行動，適應不同體型及力量的人，並實時監控生物力學指標，如下背部負載。最終生成的類人機器人 ergoCub 基於 IIT 的 iCub 機器人，但融入了使用這一整合框架開發的優化硬件及軟件。在合作搬運實驗中，該機器人成功跟隨人類動作，同時根據個人的姿勢及運動動態調整其協助力度。
機器人的一大技術能力是能夠估算作用於人類腰椎關節的扭矩，該部位在搬運過程中最易受損。通過調整自身的力量及動作，ergoCub 顯著減少了與人類在未使用機器人協助下執行相同搬運任務時的預估生物力學負載。優化過程還改善了機器人自身的性能。與其前身相比，ergoCub 展現了更快的行走速度及更高的能源效率，顯示出硬件和智能的整合有助於提升機器人的協作性能及獨立運作能力。
模組化設計滿足多種需求
該框架將硬件視為智能的積極貢獻者，而不僅僅是執行軟件指令的平台。傳感器、驅動裝置、機械設計及控制算法作為一個集成系統運作，能夠不斷適應環境及人類夥伴。研究人員已將這一設計理念擴展至 Gene.01，這是一款由 GenerativeBionics 開發的下一代類人機器人。與一刀切的類人機器人不同，團隊設想了一個模組化的平台，可以根據特定應用調整其傳感系統、人工智能模型、外觀設計及末端效應器，以滿足製造、物流、造船、檢查及醫療等行業的需求。
研究人員相信，這一以人為本的設計策略是邁向未來類人機器人的一個重大步驟，這些機器人不僅能夠與人類並肩工作，還能積極提升工作場所安全性，減少身體疲勞，並使合作任務變得更快、更高效和符合人體工學。
人機協作的未來與安全性提升
ergoCub 的開發標誌著人機協作技術的一個重要進步。通過共享具身智能的設計理念，這款機器人不僅能夠減輕人類的身體負擔，還能提升工作場所的安全性。隨著這種技術的進步，未來的類人機器人將能更有效地與人類協作，適應多樣化的工作環境，從而使合作任務變得更高效及符合人體工學。這一設計策略的成功將可能推動更多行業採用類似技術，實現更安全的工作環境。