Współpraca człowieka z robotem

Współpraca człowiek-robot to badanie procesów współpracy w agentach ludzi i robotów, które współpracują ze sobą, aby osiągnąć wspólne cele. Wiele nowych zastosowań robotów wymaga od nich współpracy z ludźmi jako zdolnych członków zespołów człowiek-robot. Obejmują one roboty do domów, szpitali i biur, eksplorację kosmosu i produkcję. Human-Robot Collaboration (HRC) to interdyscyplinarny obszar badawczy obejmujący klasyczną robotykę, interakcje człowiek-komputer, sztuczną inteligencję, projektowanie procesów, planowanie układu, ergonomię, kognitywistykę i psychologię.

Przemysłowe zastosowania współpracy człowieka z robotem obejmują roboty współpracujące lub koboty, które fizycznie wchodzą w interakcje z ludźmi we współdzielonej przestrzeni roboczej w celu wykonania zadań, takich jak wspólna manipulacja lub przekazywanie obiektów.

Współpraca

Wspólne cięcie człowiek-robot. W takich zadaniach robot musi kontrolować złożone interakcje fizyczne i jednocześnie dostosowywać się do partnera człowieka.

Współpraca definiowana jest jako szczególny rodzaj skoordynowanej działalności, w której dwóch lub więcej agentów współpracuje ze sobą, wspólnie wykonując zadanie lub wykonując czynności potrzebne do osiągnięcia wspólnego celu. Proces ten zazwyczaj obejmuje wspólne plany, wspólne normy i wzajemnie korzystne interakcje. Chociaż współpraca i współpraca są często używane zamiennie, współpraca różni się od współpracy, ponieważ obejmuje wspólny cel i wspólne działanie, w którym sukces obu stron zależy od siebie nawzajem.

Aby współpraca człowieka z robotem była skuteczna, konieczne jest, aby robot był w stanie zrozumieć i zinterpretować kilka mechanizmów komunikacyjnych podobnych do mechanizmów związanych z interakcją człowiek-człowiek. Robot musi również komunikować swój własny zestaw intencji i celów, aby ustanowić i utrzymać zestaw wspólnych przekonań oraz koordynować swoje działania w celu wykonania wspólnego planu. Ponadto wszyscy członkowie zespołu wykazują zaangażowanie w wykonywanie swojej części, w wykonywanie swoich zadań przez innych oraz w powodzenie całego zadania.

Teorie informujące o współpracy człowieka z robotem

Działania oparte na współpracy między ludźmi są dogłębnie badane w celu zidentyfikowania cech, które umożliwiają ludziom pomyślną współpracę. Te modele działania zwykle mają na celu zrozumienie, w jaki sposób ludzie współpracują ze sobą w zespołach, w jaki sposób tworzą intencje i osiągają wspólny cel. Teorie dotyczące współpracy stanowią podstawę badań nad współpracą człowieka z robotem w celu opracowania wydajnych i płynnie współpracujących agentów.

Przekonanie Model intencji pragnienia

Model wiara-pragnienie-intencja (BDI) to model ludzkiego praktycznego rozumowania, który został pierwotnie opracowany przez Michaela Bratmana. Podejście to jest stosowane w badaniach inteligentnych agentów do opisywania i modelowania inteligentnych agentów. Model BDI charakteryzuje się realizacją przekonań agenta (wiedza o świecie, stan świata), pragnień (cel do osiągnięcia, pożądany stan końcowy) i intencji (przebieg aktualnie realizowanych działań prowadzących do osiągnięcia pragnienia agenta) w celu rozważenia ich procesów decyzyjnych. Agenci BDI są w stanie rozważać plany, wybierać plany i realizować plany.

Wspólna działalność spółdzielcza

Wspólne działanie spółdzielcze określa pewne warunki wstępne, aby działanie można było uznać za wspólne i oparte na współpracy: wzajemne reagowanie, zaangażowanie we wspólne działanie i zobowiązanie do wzajemnego wsparcia. Przykładem ilustrującym te koncepcje może być wspólne działanie, w którym agenci przesuwają stół za drzwi, a wzajemna reakcja zapewnia synchronizację ruchów agentów; zaangażowanie we wspólne działanie daje każdemu członkowi zespołu pewność, że drugi nie odpuści w pewnym momencie; a zobowiązanie do wzajemnego wsparcia dotyczy ewentualnych awarii spowodowanych niezdolnością jednego członka zespołu do wykonania części planu.

Teoria wspólnej intencji

Teoria wspólnej intencji sugeruje, że aby wyłonić się wspólne działanie, członkowie zespołu muszą się komunikować, aby utrzymać zestaw wspólnych przekonań i skoordynować swoje działania w kierunku wspólnego planu. W pracy zespołowej agenci powinni móc liczyć na zaangażowanie innych członków, dlatego każdy agent powinien informować pozostałych, gdy dojdą do wniosku, że cel jest osiągalny, niemożliwy lub nieistotny.

Podejścia do współpracy człowiek-robot

Podejścia do współpracy człowiek-robot obejmują emulację człowieka (HE) i podejście uzupełniające człowieka (HC). Chociaż te podejścia różnią się między sobą, podejmowane są wysiłki badawcze mające na celu opracowanie ujednoliconego podejścia wynikającego z potencjalnych zbieżności, takich jak kontrola oparta na współpracy.

Emulacja człowieka

Podejście polegające na emulacji człowieka ma na celu umożliwienie komputerom zachowywania się jak ludzie lub posiadania zdolności podobnych do ludzi w celu współpracy z ludźmi. Koncentruje się na opracowaniu formalnych modeli współpracy człowiek-człowiek i zastosowaniu tych modeli do współpracy człowiek-komputer. W tym podejściu ludzie są postrzegani jako racjonalni agenci, którzy tworzą i wykonują plany osiągnięcia swoich celów oraz wnioskują o planach innych ludzi. Od agentów wymaga się wnioskowania o celach i planach innych agentów, a wspólne zachowanie polega na pomaganiu innym agentom w osiąganiu ich celów.

Ludzkie uzupełnienie

Podejście komplementarne człowieka ma na celu poprawę interakcji człowiek-komputer poprzez uczynienie z komputera bardziej inteligentnego partnera, który uzupełnia ludzi i współpracuje z nimi. Założenie jest takie, że komputer i ludzie mają zasadniczo asymetryczne zdolności. Dlatego naukowcy wymyślają paradygmaty interakcji, które dzielą odpowiedzialność między użytkownikami a systemami komputerowymi, przypisując różne role, które wykorzystują mocne strony i przezwyciężają słabości obu partnerów.

Kluczowe aspekty

Specjalizacja ról: W zależności od poziomu autonomii i interwencji istnieje kilka relacji człowiek-robot, w tym pan-niewolnik, przełożony-podwładny, partner-partner, nauczyciel-uczeń i w pełni autonomiczny robot. Oprócz tych ról wprowadzono homotopię (funkcję ważenia, która umożliwia ciągłą zmianę między zachowaniem lidera i naśladowcy) jako elastyczny rozkład ról.

Ustalenie wspólnego celu (celów): poprzez bezpośrednią dyskusję na temat celów lub wnioskowanie na podstawie stwierdzeń i działań, agenci muszą określić wspólne cele, które starają się osiągnąć.

Podział odpowiedzialności i koordynacja: agenci muszą zdecydować, jak osiągnąć swoje cele, określić, jakie działania będą wykonywane przez każdego agenta oraz jak koordynować działania poszczególnych agentów i integrować ich wyniki.

Wspólny kontekst: agenci muszą mieć możliwość śledzenia postępów w realizacji swoich celów. Muszą śledzić, co zostało osiągnięte i co pozostaje do zrobienia. Muszą ocenić efekty działań i ustalić, czy osiągnięto akceptowalne rozwiązanie.

Komunikacja: każda współpraca wymaga komunikacji w celu zdefiniowania celów, negocjacji sposobu postępowania i tego, kto co zrobi, oraz oceny postępów i wyników.

Adaptacja i uczenie się: Współpraca na przestrzeni czasu wymaga od partnerów przystosowania się do siebie i uczenia się od partnera, zarówno bezpośrednio, jak i pośrednio.

Czas i przestrzeń: taksonomia czasoprzestrzenna dzieli interakcje człowiek-robot na cztery kategorie w zależności od tego, czy ludzie i roboty używają systemów komputerowych w tym samym czasie (synchronicznie), czy w różnych czasach (asynchronicznie) i będąc w tym samym miejscu (skolokowane) lub w różnych miejscach (bez kolokacji).

Ergonomia: czynniki ludzkie i ergonomia są jednymi z kluczowych aspektów zrównoważonej współpracy człowieka z robotem. System sterowania robotem może wykorzystywać modele i czujniki biomechaniczne do optymalizacji różnych wskaźników ergonomicznych, takich jak zmęczenie mięśni .

Zobacz też

Linki zewnętrzne