Poznaj Vulcana - naszego pierwszego robota ze zmysłem dotyku

Następnym razem, kiedy upadnie wam moneta, zwróćcie uwagę, jak wygląda pozornie prosty proces jej szukania i podnoszenia. Być może to słuch podpowie, w którą stronę się potoczyła. Wzrok pozwoli wam ją zlokalizować. A kiedy już sięgniecie po nią ręką, zadziała zmysł dotyku – to dzięki niemu będziecie wiedzieć, kiedy zacisnąć palce, by sprawnie podnieść monetę i schować ją do kieszeni.

To, co dla człowieka jest tak naturalne, dla większości robotów pozostaje nieosiągalne. Choć potrafią dziś wygrywać z mistrzami szachowymi, jeździć po ulicach miast czy wyciągać sierść z dywanów lepiej niż niejeden odkurzacz, maszyny wciąż nie czują – i nie chodzi tylko o emocje.

Jak zauważa Aaron Parness, dyrektor ds. sztucznej inteligencji w dziale robotyki Amazon - Roboty to zazwyczaj „bezmyślne maszyny bez wyczucia” – zwłaszcza te przemysłowe. Kiedyś, jeśli robot napotykał niespodziewaną przeszkodę, zwykle się zatrzymywał albo próbował ją sforsować. Często nawet nie wiedział, że w coś uderzył, bo nie potrafił tego wyczuć.

Podczas wydarzenia Delivering the Future w Dortmundzie pokazaliśmy naszego pierwszego robota wyposażonego w zmysł dotyku. Vulcan wykorzystuje najnowsze osiągnięcia w dziedzinie robotyki, inżynierii i fizycznej sztucznej inteligencji (physical AI).

– Vulcan to przełom w rozwoju robotyki – mówi Parness. – Nie tylko widzi świat, ale go czuje, dzięki czemu potrafi wykonywać czynności, które do tej pory pozostawały poza zasięgiem maszyn.

Już teraz Vulcan zmienia sposób, w jaki działają nasze centra logistyczne: zwiększa bezpieczeństwo i komfort pracy, a jednocześnie usprawnia realizację zamówień.

- Vulcan sprawia, że kompletowanie i odkładanie towarów wymaga znacznie mniej wysiłku, jednocześnie zwiększając ergonomię i bezpieczeństwo pracy – mówi Kari Freitas Hardy, pracująca w centrum logistycznym GEG1 w Spokane, w stanie Waszyngton. – Poza tym cieszy mnie, że dzięki współpracy z tym systemem wielu moich kolegów – podobnie jak ja – zdobyło nowe kompetencje i przeszło na bardziej specjalistyczne stanowiska w naszych centrach.

Vulcan to nie pierwszy robot Amazon, który potrafi chwytać przedmioty. Systemy Sparrow, Cardinal czy Robin przenoszą produkty i paczki przygotowane przez ludzi, wykorzystując komputerowe rozpoznawanie obrazu i zestaw przyssawek. Z kolei Titan, Hercules i Proteus podnoszą i transportują wózki z towarami po naszych centrach logistycznych.

Jednak Vulcan jako pierwszy czuje, kiedy i jak nawiązuje kontakt z przedmiotem, dając nam zupełnie nowe możliwości w zakresie doskonalenia procesów operacyjnych. 

W naszych centrach logistycznych przechowujemy towary w modułach z materiału podzielonych na przegródki o wymiarach ok. 30 x 30 cm, z których każda mieści średnio do 10 produktów. Umieszczenie w niej nowego towaru lub wyjęcie jednego z wielu stanowiło w przeszłości wyzwanie dla robotów, którym brakuje naturalnej zręczności człowieka.

Vulcan to nasz pierwszy robot, który wyróżnia się taką sprawnością manualną. Potrafi z łatwością przesunąć lub obrócić przedmiot wewnątrz przegródki, żeby zrobić miejsce na kolejny. Wie, kiedy czegoś dotyka i z jaką siłą naciska, więc potrafi się zatrzymać, zanim coś uszkodzi. Zamiast przeciwstawnego kciuka i receptorów dotykowych Vulcan jest wyposażony w końcówkę roboczą (ang. „end of arm tooling”), która przypomina linijkę osadzoną w prostownicy do włosów. Ponadto dysponuje czujnikami siły, dzięki którym wie, z jaką mocą naciska i czy trzyma dany przedmiot, co zapobiega przypadkowym uszkodzeniom.

„Linijka” przesuwa znajdujące się już w przegródce przedmioty, zwalniając miejsce na kolejne. Ramiona „prostownicy” (tzw. „paddle”) chwytają nowy produkt, dopasowując siłę chwytu do jego kształtu i rozmiaru, a następnie wprowadzają go do przegródki po wbudowanych taśmach transportowych.

Do wyjmowania przedmiotów Vulcan używa ramienia z kamerą i przyssawką. Kamera analizuje zawartość przegródki i wybiera odpowiedni produkt oraz optymalne miejsce chwytu. Następnie system weryfikuje, czy został pobrany właściwy towar, eliminując ryzyko przypadkowego wyjęcia innych przedmiotów.

Dzięki tym możliwościom Vulcan już teraz obsługuje ok. 75 proc. produktów z oferty Amazon i porusza się po centrum logistycznym z prędkością porównywalną – a niekiedy większą – niż jego współpracownicy. Potrafi też stwierdzić, kiedy nie radzi sobie z danym przedmiotem i poprosić o pomoc człowieka.

Wszystkie wspomniane rozwiązania mają poprawić nie tylko wydajność, ale również ergonomię i bezpieczeństwo pracy. Już dziś w centrach w Spokane i Hamburgu Vulcan odpowiada za kompletowanie i odkładanie towarów z najwyższych poziomów modułów magazynowych. Górne przegródki znajdują się ok. 2,5 metra nad ziemią. Dotychczas pracownik musiał użyć drabiny, co jest czasochłonne i zdecydowanie mniej ergonomiczne niż obsługa towarów na wysokości bioder. Vulcan zajmuje się także przegródkami przy samej podłodze, dzięki czemu pracownicy mogą działać w najbardziej komfortowej dla nich strefie.

W ciągu ostatnich 12 lat w naszych centrach logistycznych wdrożyliśmy ponad 750 tys. robotów, które wspierają pracowników w wymagających fizycznie czynnościach.

Maszyny usprawniają realizację około 75 proc. zamówień, umożliwiając powstanie setek nowych stanowisk: od operatorów monitorujących pracę robotów po inżynierów ds. niezawodności, Amazon oferuje też programy szkoleniowe, takie jak Career Choice (pol. Postaw na swój rozwój), które pomagają pracownikom kształcić się w kierunku robotyki i innych zaawansowanych technologii.

Vulcan jest kolejnym przykładem podejścia Amazon do innowacji: najpierw identyfikujemy istotny problem, a dopiero potem szukamy rozwiązania lub je tworzymy. Nie odwrotnie.

W tym przypadku wyzwanie było jasne: ilekroć pracownik musi korzystać z drabiny, traci czas. Z drugiej strony nie mogliśmy po prostu obniżyć modułów magazynowych. Stworzenie Vulcana to wiele lat pracy nad szeregiem rozwiązań: od czujników siły i końcówki roboczej do obsługi milionów unikalnych przedmiotów, poprzez narzędzia umożliwiające przesuwanie pudełek i worków o różnych kształtach i rozmiarach, aż po stereowizyjny system wykrywający wolne miejsce w przegródce.

Wymagało to również nowatorskiego zastosowania fizycznej sztucznej inteligencji (physical AI), w tym algorytmów do identyfikacji obiektów, które Vulcan potrafi obsłużyć, wyszukujących wolną przestrzeń w przegródkach, potrafiących odróżnić tubkę pasty od pudełka spinaczy itp. Nie wystarczyło wytrenować robota poprzez symulacje komputerowe – jego model AI uczył się na danych fizycznych, uwzględniających dotyk i siłę nacisku. Przeanalizował tysiące realnych przykładów: od podnoszenia skarpet po przenoszenie delikatnej elektroniki.

Vulcan uczy się też na własnych błędach, poznając reakcję różnych przedmiotów na dotyk i tworząc coraz pełniejszy obraz świata fizycznego – zupełnie jak dzieci. Dlatego z każdym rokiem system będzie coraz lepszy, mądrzejszy i bardziej skuteczny.

– Mówimy o technologii, która trzy lata temu wydawała się nieosiągalna, a dziś może odmienić pracę w naszych centrach – dodaje Parness.

Zmiany w funkcjonowaniu naszych centrów logistycznych są zasługą nie tylko ogromnych możliwości robota, ale także efektem wdrażania najlepszych możliwych rozwiązań w skali globalnej. W ciągu najbliższych dwóch lat planujemy wprowadzić Vulcana w centrach dystrybucyjnych w Europie i Stanach Zjednoczonych.

– Chcemy zastosować to rozwiązanie w całej sieci logistycznej, aby zwiększyć wydajność operacyjną i bezpieczeństwo oraz wesprzeć pracowników, wyręczając ich w najbardziej wymagających fizycznie czynnościach – mówi Parness. Większa wydajność operacyjna przekłada się na szybsze dobranie właściwej ciężarówki do danego produktu, co z kolei pozwala nam oferować jeszcze szerszy wybór towarów i konkurencyjne ceny.

A wystarczyło tylko nauczyć robota… czuć.