روبوت تعاوني

الروبوت التعاوني ، أو الروبوت المساعد ، والمعروف أيضًا بالروبوت المرافق ، هو روبوت مصمم للتفاعل المباشر والقريب بين الإنسان والروبوت . ^{[ 1 ]} تختلف تطبيقات الروبوتات التعاونية عن تطبيقات الروبوتات الصناعية التقليدية ، حيث تُعزل الروبوتات عن التواصل البشري أو يُحمى البشر بسترات تقنية روبوتية . ^{[ 2 ] [ 3 ]} قد تعتمد سلامة الروبوتات التعاونية على مواد بناء خفيفة الوزن، وحواف مستديرة، وحدود مُتأصلة في السرعة والقوة، أو على أجهزة استشعار وبرمجيات تضمن سلوكًا آمنًا. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

يُقرّ الاتحاد الدولي للروبوتات (IFR)، ^{[ 6 ]} وهو اتحاد صناعي عالمي يضمّ مصنّعي الروبوتات والجمعيات الوطنية للروبوتات، بمجموعتين رئيسيتين من الروبوتات: الروبوتات الصناعية المستخدمة في الأتمتة، وروبوتات الخدمة للاستخدام المنزلي والمهني. ويمكن اعتبار روبوتات الخدمة روبوتات تعاونية، إذ صُمّمت للعمل جنبًا إلى جنب مع البشر. وقد جرت العادة أن تعمل الروبوتات الصناعية بمعزل عن البشر خلف أسوار أو حواجز وقائية أخرى، إلا أن الروبوتات التعاونية تُزيل هذا الفصل.

بما أن الروبوتات التعاونية تعمل بأمان وكفاءة في بيئة مشتركة مع البشر، فإن تنوع استخداماتها يسمح لها بدعم مجموعة واسعة من المهام في بيئات مختلفة، كما توسعت تطبيقاتها بسرعة في كل من القطاعين العام والصناعي. ^{[ 7 ]} يمكن أن يكون للروبوتات التعاونية استخدامات عديدة، بدءًا من روبوتات المعلومات في الأماكن العامة (مثال على روبوتات الخدمة)، ^{[ 8 ]} وروبوتات الخدمات اللوجستية التي تنقل المواد داخل المباني، ^{[ 9 ]} وصولًا إلى الروبوتات الصناعية التي تساعد في أتمتة المهام غير المريحة مثل مساعدة الأشخاص في نقل الأجزاء الثقيلة، أو تغذية الآلات أو عمليات التجميع.

يحدد الاتحاد الدولي للروبوتات أربعة مستويات من التعاون بين الروبوتات الصناعية والعمال البشريين: ^{[ 10 ]}

• التعايش: يعمل الإنسان والروبوت جنباً إلى جنب دون سياج، ولكن دون مساحة عمل مشتركة.
• التعاون المتسلسل: يتشارك البشر والروبوتات مساحة عمل بشكل فعال، لكن حركاتهم تعمل على نفس الجزء بشكل متسلسل، وليس في نفس الوقت.
• التعاون: يعمل الروبوت والإنسان على نفس الجزء في نفس الوقت، وكلاهما في حالة حركة.
• التعاون التفاعلي: يستجيب الروبوت في الوقت الفعلي لحركة العامل البشري.

لأسباب تتعلق بالسلامة، تُعزل معظم الروبوتات الصناعية عن العمال. تتوفر الآن في الأسواق روبوتات شبيهة بالبشر ، ويمكنها مبدئيًا مشاركة المساحة مع البشر، لكنها في الغالب قادرة على أداء أعمال روتينية ومتكررة. ^{[ 10 ]} لا تزال هذه الروبوتات نماذج بحثية في المقام الأول، وتُعاني من ارتفاع معدل الفشل في تفاعلاتها العامة. ^{[ 11 ] [ 12 ]} ولذلك، لا تزال الشركات تبحث إمكانية دمجها في المنازل التي تضم أطفالًا رضعًا أو حيوانات أليفة. ^{[ 13 ]}

في معظم التطبيقات الصناعية للروبوتات التعاونية، يتشارك الروبوت والعامل البشري نفس المساحة، لكنهما ينجزان المهام بشكل مستقل أو بالتعاون المتسلسل. أما التعاون والتعاون التفاعلي فهما أقل شيوعاً، ولا يزالان من أهداف المستقبل.

اخترع الروبوتات التعاونية (Cobots) عام 1996 على يد ج. إدوارد كولجيت ومايكل بيشكين، ^{[ 14 ]} أستاذين في جامعة نورث وسترن . وتصف براءة اختراعهما الأمريكية ، التي تحمل عنوان "Cobots" ^{[ 15 ]} ، "جهازًا وطريقةً للتفاعل المادي المباشر بين الإنسان وذراع آلية متعددة الأغراض يتحكم بها الحاسوب". وقد صاغ برنت جيليسبي، الباحث ما بعد الدكتوراه الذي عمل مع بيشكين وكولجيت، والذي يشغل الآن منصب أستاذ في جامعة ميشيغان ، مصطلح "كوبوت" (cobot)، وفاز بجائزة قدرها خمسون دولارًا في مسابقة لتسمية الروبوتات. ^{[ 16 ]}

نتج هذا الاختراع عن مبادرة أطلقتها شركة جنرال موتورز عام 1994 بقيادة براساد أكيلا من مركز جنرال موتورز للروبوتات، ومنحة بحثية من مؤسسة جنرال موتورز عام 1995 ، بهدف إيجاد طريقة لجعل الروبوتات أو المعدات الشبيهة بالروبوتات آمنة بما يكفي للعمل جنبًا إلى جنب مع البشر. ^{[ 17 ]} وقد وضع أسامة خطيب في جامعة ستانفورد الأسس النظرية للروبوتات المرنة، القادرة على رصد القوى المؤثرة على بنيتها الحركية واكتشافها، وبالتالي اكتشاف التصادمات أو توجيهها يدويًا من قبل البشر، في منتصف ثمانينيات القرن الماضي، ^{[ 18 ]} ثم قام جيرد هيرزينجر وفريقه في المركز الألماني لأبحاث الفضاء بتطويرها لاحقًا . ^{[ 19 ]}

كان مجالان رئيسيان لبحث بيشكين وكولجيت هما التصنيع والجراحة. في مجال التصنيع، تُوِّجت أبحاثهما بتأسيس شركة تُدعى كوبوتكس، استحوذت عليها شركة ستانلي أسيمبلي تكنولوجيز. كما طبّقا أبحاثهما في جراحة العظام بعد أن طرح عليهما طالب طب الفكرة. ^{[ 20 ]}

ضمنّت الروبوتات التعاونية الأولى سلامة الإنسان لعدم احتوائها على مصدر طاقة داخلي . ^{[ 21 ]} وبدلاً من ذلك، كان العامل البشري هو من يوفر الطاقة. ^{[ 22 ]} تمثلت وظيفة الروبوت التعاوني في تمكين التحكم الحاسوبي في الحركة، من خلال إعادة توجيه الحمولة أو قيادتها، بشكل تعاوني مع العامل البشري. لاحقًا، أصبحت الروبوتات التعاونية توفر كميات محدودة من الطاقة أيضًا. ^{[ 23 ]} استخدمت شركة جنرال موتورز ومجموعة عمل صناعية مصطلح "جهاز المساعدة الذكي" (IAD) كبديل لمصطلح "الروبوت التعاوني"، الذي اعتُبر مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بشركة كوبوتكس. في ذلك الوقت، كان الطلب في السوق على أجهزة المساعدة الذكية ومعيار السلامة "T15.1 أجهزة المساعدة الذكية - متطلبات سلامة الأفراد" ^{[ 24 ]} يهدف إلى تحسين عمليات مناولة المواد الصناعية وتجميع السيارات. ^{[ 25 ]}

تم نشر معيار السلامة RIA BSR/T15.1، وهو مسودة معيار السلامة لأجهزة المساعدة الذكية، من قبل رابطة الصناعات الروبوتية ، وهي مجموعة عمل صناعية في مارس 2002. ^{[ 26 ]}

نُشر معيار سلامة الروبوتات (ANSI/RIA R15.06) لأول مرة عام 1986، بعد أربع سنوات من التطوير. وجرى تحديثه بإصدارات أحدث عامي 1992 و1999. وفي عام 2011، جرى تحديث ANSI/RIA R15.06 مرة أخرى، وهو الآن المعيار الوطني المعتمد لمعياري السلامة المدمجين ISO 10218-1 وISO 10218-2. وتستند معايير ISO إلى ANSI/RIA R15.06-1999. وقد طوّرت اللجنة الفنية ISO TC299 WG3 وثيقةً مصاحبةً ونُشرت كمواصفة فنية ISO، ISO/TS 15066:2016، والتي تغطي الروبوتات التعاونية، بما في ذلك متطلباتها وتطبيقاتها المتكاملة. ^{[ 27 ]} ويتضمن معيار ISO 10218-1 ^{[ 28 ]} متطلبات الروبوتات، بما في ذلك تلك التي تتمتع بقدرات اختيارية لتمكين التطبيقات التعاونية. تتضمن المواصفة القياسية ISO 10218-2:2011 ^{[ 29 ]} والمواصفة القياسية ISO/TS 15066 ^{[ 30 ]} متطلبات السلامة لتطبيقات الروبوتات التعاونية وغير التعاونية. من الناحية الفنية، يشمل تطبيق الروبوت التعاوني الروبوت، والمؤثر النهائي (المثبت على ذراع الروبوت أو المناولة لأداء مهام قد تشمل مناولة الأشياء)، وقطعة العمل (في حال مناولة شيء ما).

تُعدّ سلامة تطبيقات الروبوتات التعاونية مسألةً هامة، إذ لا يوجد تعريف رسمي للروبوت التعاوني ضمن معايير الروبوتات. ويُعتبر هذا المصطلح مُستخدماً في المبيعات والتسويق، لأنّ مفهوم "التعاوني" يتحدد بحسب التطبيق. فعلى سبيل المثال، يُشكّل الروبوت الذي يستخدم أداة قطع أو قطعة عمل حادة خطراً على البشر، بينما يُرجّح أن يكون الروبوت نفسه الذي يقوم بفرز رقائق الفوم آمناً. ونتيجةً لذلك، يُركّز تقييم المخاطر الذي يُجريه مُكامل الروبوت على التطبيق (الاستخدام) المقصود. ويعتمد كلٌّ من الجزء الأول والثاني من معيار ISO 10218 على تقييم المخاطر (وفقاً لمعيار ISO 12100). وفي أوروبا، يُطبّق توجيه الآلات ، إلا أنّ الروبوت بحدّ ذاته يُعتبر آلة جزئية. ويُعتبر نظام الروبوت (الروبوت مع أداة النهاية) وتطبيق الروبوت آلات كاملة. ^{[ 31 ] [ 32 ]}

• روبوت Air-Cobot ، وهو روبوت متنقل تعاوني لفحص الطائرات
• مركبة موجهة آلياً

روزن، إيفان (2024). الفصل السادس: "التعاون مع الروبوتات والوكلاء الأذكياء" في كتاب ثقافة التعاون (طبعة موسعة ومحدثة). دار ريد آيب للنشر. ISBN 978-0-9774617-9-0 OCLC 1405190585

• معهد السلامة والصحة المهنية التابع لهيئة التأمين الاجتماعي الألماني ضد الحوادث (IFA)، التعاون الآمن بين البشر والروبوتات
• صفحة مشروع CORAL على موقع CoBot الإلكتروني في كلية علوم الحاسوب بجامعة كارنيجي ميلون
• مفكات براغي كوبوت