Människor vs. robotar: Studie jämför 27 humanoida robotar med människor för att se vem som är överlägsen

ANYmal är en fyrbent robot för inspektion och underhåll av tekniska system. Kredit: Robotic Systems Lab / ETH Zürich
ANYmal är en fyrbent robot för inspektion och underhåll av tekniska system. Kredit: Robotic Systems Lab / ETH Zürich

Science fiction-filmer beskriver idén relativt enkelt: Terminatorn – som antingen försöker förgöra eller rädda mänskligheten – är en så perfekt humanoid robot att den i de flesta fall är överlägsen människan. Men hur väl presterar humanoida robotar utanför bioduken idag?

Den frågan besvaras i en ny studie av huvudförfattaren Robert Riener, professor i sensoriska och motoriska system vid ETH Zürich och grundare av Cybathlon, som publicerats i tidskriften Frontiers in Robotics and AI.
Att jämföra äpplen med äpplen

Den första vetenskapliga utmaningen var att utveckla kriterier som möjliggör en meningsfull jämförelse mellan människor och maskiner. En industrirobot som målar bilkarosser på en produktionslinje gör det snabbare, längre och mer exakt än en människa. Den är speciellt utvecklad för detta men har inte heller några andra förmågor.

Riener uteslöt därför sådana robotar från studien. ”Vi människor formar vår omgivning efter våra kriterier och behov. Om robotar ska kunna stödja oss på ett meningsfullt sätt måste de fungera i denna av människan skapade miljö. Därför kom vi snabbt fram till robotar som liknar människor, åtminstone anatomiskt.” Därför undersökte Riener uteslutande humanoida robotar för studien och integrerade 27 relevanta exemplar i sin forskning.

Men forskarna definierade också vissa urvalskriterier inom denna robottyp. ”För en robot som har rullar istället för ben skulle det till exempel vara ganska enkelt att rulla snabbare än en människa kan springa – men vi ville inte jämföra äpplen med päron”, förklarar Riener.

Därför valdes endast robotar ut som hade två eller fyra ben så att de också kunde gå i trappor. De måste också ha en smal figur för att kunna passera genom dörrar, och en viss höjd (minst 50 cm) med armar och händer (eller utdragbara med armar och händer) så att de också kan plocka upp föremål på en bricka eller hylla. För att kunna arbeta med och stödja människor bör de dessutom vara tysta och inte avge några avgaser.

Robotar klart bättre när det gäller komponenter

Det första resultatet överraskade till och med forskaren: Om man jämför de enskilda komponenterna i maskiner och människor, t.ex. mikrofoner med öron, kameror med ögon eller drivsystem med muskler, är de tekniska komponenterna alltid bättre när det gäller viktiga sensoriska och motoriska egenskaper.

Idag används till exempel kolfiber, som är hårdare än ben. Om vi bortser från andra egenskaper hos det mänskliga benet, som att det är självläkande, är den tekniska lösningen klart överlägsen när det gäller mekaniska egenskaper. Det förbryllande, som ETH-professorn förklarar, är följande: ”Frågan som uppstår är varför vi idag inte kan konstruera en robot av dessa högkvalitativa komponenter som har bättre rörelse- och uppfattningsförmåga än människor.”

Digit är en humanoid robot som är utformad för att röra sig mer dynamiskt än konventionella robotar. Kredit: Agility Robotics

Vilket för oss till det andra resultatet av denna omfattande studie: om vi tittar på de aktiviteter som människor och maskiner uppmanas att utföra, är människor i allmänhet överlägsna robotar. Humanoida robotar kan visserligen också gå och springa, men om vi sätter gång- eller löphastigheten i relation till kroppsmått, vikt eller energiförbrukning kan de flesta robotar inte längre hålla takten.

Med 6,1 meter per sekund springer roboten MIT-Cheetah snabbare än en joggande människa och lever därmed upp till sitt namn. Den fyrbenta roboten har dock en hög energiförbrukning (973 watt) och används dessutom endast under laboratorieförhållanden. Människor är också betydligt bättre än robotar när det gäller uthållighet kontra drifttid.

Karate Kid med stela leder

För vissa funktioner drar robotar nytta av sin precision. ”När en robot t.ex. balanserar på ett ben kan den lätt göra sina leder styva, medan människan tenderar att vackla lite – vilket kostar betydligt mer energi. Robotar kan också exakt känna igen sina ledvinklar och upprepa rörelser mycket exakt, vilket är ganska imponerande och påminner lite om Karate Kid”, säger Robert Riener.

När det gäller en annan rörelsefunktion – att plocka upp föremål – är resultaten mer blandade: robotar kan visserligen plocka upp föremål extremt snabbt, men de kan ännu inte överträffa oss när det gäller våra många olika handrörelser och fingrarnas manipulationsförmåga. En annan svaghet hos robotar gäller olika rörelser som att simma, krypa och hoppa, eftersom de bara kan utföra vissa av dessa rörelser.

De flesta människor kan däremot lätt utföra och kombinera flera av dessa rörelser. Att spela fotboll nämns i den nya studien som ett exempel på detta: maskiner är fortfarande långt ifrån att kunna dribbla, slå en nick eller analysera och tolka de andra spelarnas strategi.

Robotar kan hjälpa oss i framtiden

Är humanoida robotar i dag därför fortfarande bara en gimmick?

”Nej, de senaste årens framsteg inom robottekniken är otroliga. Vi vill ha robotar omkring oss så att de kan hjälpa oss med svåra eller farliga uppgifter. Men våra konstgjorda miljöer är mycket komplexa, och det är därför inte så lätt för robotar att fungera här självständigt och felfritt. Jag är dock övertygad om att vi med de kraftfulla tekniska komponenter som finns tillgängliga snart kommer att kunna konstruera mer intelligenta robotar som kan interagera bättre med oss människor”, säger Riener.

Ett viktigt nästa steg enligt Riener är att gå längre när det gäller systemteknik och automatisk styrningsteknik för att kombinera de befintliga kraftfulla komponenterna bättre.

Då skulle man till exempel kunna tänka sig användning inom vård och omsorg, byggbranschen eller i hushållet – det vill säga överallt där det finns ett akut behov av stöd för att avlasta personal och till exempel stödja personer med begränsad rörlighet.

Ytterligare information: Robert Riener et al, Do robots outperform humans in human-centered domains?, Frontiers in Robotics and AI (2023). DOI: 10.3389/frobt.2023.1223946

Bli först med att kommentera

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte att publiceras.