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Confiança: como a indústria offshore é pioneira na comunicação de homem para robô

Os pesquisadores do ORCA Hub desenvolveram o MIRIAM, uma nova forma de comunicação que permite aos usuários fazer perguntas aos robôs e entender suas ações em tempo real. Conversamos com Helen Hastie, professora de ciência da computação na Heriot-Watt University e líder do pacote de trabalho ORCA.

A comunicação e a confiança são essenciais para o sucesso de qualquer projeto colaborativo e são dois dos temas centrais da pesquisa realizada pelo ORCA Hub – um consórcio liderado pelo Centro de Robótica de Edimburgo, uma parceria entre a Heriot-Watt University e a Universidade de Edimburgo, e junto com o Imperial College London, Oxford University e Liverpool University – na interação humano-robô.

Robôs autônomos podem sentir seu ambiente e tomar decisões por si mesmos, mas, criticamente, eles não podem explicar por que escolheram um determinado curso de ação; por exemplo, mudar o curso para recarregar ou subir à superfície para reiniciar o GPS. Como grande parte do comportamento do robô permanece opaco para os humanos, os operadores podem não ter 100% de confiança em sua capacidade de realizar certas tarefas em ambientes remotos e perigosos que envolvem vários veículos e plataformas, como os da indústria offshore.

“Os robôs têm trabalhado bem em modos estáticos em ambientes estruturados e previsíveis, como fábricas de automóveis, mas certos desafios permanecem em relação ao uso generalizado de soluções robóticas e de IA no setor offshore, principalmente em torno da adoção desta tecnologia”, explica Helen Hastie, professor de ciência da computação na Heriot-Watt University e líder de pacote de trabalho da ORCA.

“Isso é particularmente verdadeiro quando o robô está além da linha de visão direta, onde a consciência situacional pode ser baixa.”

Conheça MIRIAM: uma nova maneira de se comunicar com robôs

Os cientistas da ORCA desenvolveram um novo método de comunicação que permite que máquinas e humanos falem a mesma língua e entendam as ações uns dos outros em tempo real. Ao fazer isso, eles esperam construir a confiança daqueles que os usarão e superar as barreiras de adoção no local de trabalho – levando a uma maior segurança e eficiência e, em última análise, novas formas de trabalho.

A interação inteligente multimodal para sistemas autônomos, ou MIRIAM, permite que os trabalhadores da indústria de energia, subaquática e terrestre façam perguntas aos robôs, compreendam suas ações e recebam o status da missão por meio de um gêmeo digital, termo usado para descrever uma réplica digital de um ativo físico real .

Como é essencial que um supervisor entenda o que o robô está fazendo e por quê, os cientistas adotaram uma abordagem centrada no usuário para o design do sistema. O MIRIAM usa uma linguagem natural, permitindo aos usuários falar ou enviar mensagens de texto e receber explicações claras sobre o comportamento de um robô de forma intuitiva.

“O MIRIAM permite que comandos em linguagem natural sejam dados para iniciar os movimentos do robô, direcionar suas atividades e, por exemplo, pedir que eles enviem uma imagem de inspeção de sua localização”, explica Hastie. “Usando as mais recentes técnicas de processamento de linguagem natural e visual de última geração, o objetivo é que o MIRIAM seja um membro da equipe colaborativa, trabalhando perfeitamente com os operadores para a tomada de decisão conjunta e maior consciência situacional, e erradicando abortos desnecessários ou manuais trabalhosos manipulação do robô. ”

Quando o MIRIAM informa ao usuário sobre um item de equipamento, o nome desse item ganha significado por seu lugar e propósito na plataforma. É esse contexto que forma a ponte entre o modelo mental do usuário e a representação interna do mundo do próprio sistema e uma variedade de dados-chave.

“Esse diálogo situado permite que o sistema determine o que o usuário diz, fornecendo uma estrutura que o ajuda a identificar objetos nomeados específicos entre os milhões em seu banco de dados”, diz Hastie. “Uma vez que o objeto é identificado, ele fornece um contexto mais focado em torno do qual a conversa subsequente é enquadrada.”

Linguagem comum: permitindo uma visão compartilhada conjunta do mundo

Curiosamente, Hastie e seus colegas descobriram que não era apenas o robô dando uma explicação que era importante, mas também como  ela era dada, com diferentes usuários exigindo diferentes níveis de detalhes.

“Os operadores especializados preferem saber todos os motivos possíveis, mas não precisam necessariamente de todos os detalhes”, explica ela. “Se a explicação for demorada, eles podem sentir que seu tempo está sendo perdido. Por outro lado, se um operador inexperiente ouvir uma explicação curta – e para eles, incompleta -, pode sentir que falta transparência no sistema para tomar uma decisão informada.

“O desenvolvimento do sistema de diálogo MIRIAM é informado pela maneira como os usuários reais querem falar com ele”, ela continua. “Trabalhamos com operadores de veículos subaquáticos autônomos reais (AUVs) e robôs terrestres para descobrir seus diferentes estilos e o fraseado que usam. Isso nos ajudou a treinar nosso sistema de diálogo inteligente para que ele possa entender o que os usuários perguntam no contexto dos ambientes remotos de robôs. ”

O primeiro protótipo MIRIAM foi testado com AUVs reais em Loch Linnhe, na costa oeste da Escócia, fornecendo o status do veículo e relatórios pós-missão sobre a infraestrutura do gasoduto submarino e aumentando com sucesso a consciência situacional e a confiança, além de facilitar o treinamento.

Em colaboração com a multinacional francesa de petróleo e gás Total, o sistema foi desenvolvido para permitir que os operadores interajam com veículos de superfície em plataformas de petróleo e gás por meio de um gêmeo digital.

O MIRIAM permitirá que humanos se comuniquem com o gêmeo digital por meio de texto ou fala, o que significa que a equipe pode perguntar para onde o robô está indo, o que planeja fazer a seguir e por quê, e consultar os dados coletados.

“As plataformas de energia offshore são ambientes complexos repletos de uma miríade de diferentes itens de equipamentos de engenharia; por exemplo, válvulas e medidores para controlar e monitorar fluxos de fluidos ”, diz Hastie. “Um operador que visualiza a imagem de uma cena em uma dessas instalações precisa ser capaz de discutir e consultar com precisão o sistema de inspeção sobre peças individuais do equipamento entre muitos milhares de outros itens. O MIRIAM permite isso por meio de uma visão conjunta e compartilhada do mundo. ”

Otimismo renovado: aplicativos do mundo real do MIRIAM

O MIRIAM trabalhará inicialmente com um robô rastreado em inspeções de rotina e manutenção preventiva na planta de gás Shetland da Total, com o objetivo de remover pessoal de ambientes perigosos encontrados offshore, reduzindo a pegada de carbono, fornecendo dados valiosos e reduzindo custos operacionais.

No entanto, com um número crescente de grandes empresas de petróleo e gás investindo na transição para as energias renováveis, a tecnologia tem potencial óbvio para outras indústrias, como a eólica offshore, como explica Hastie.

“O MIRIAM forneceria uma valiosa ferramenta de comunicação entre sistemas humanos e autônomos para qualquer cenário além da linha de visão visual, como inspeções de turbinas offshore usando AUVs ou veículos aerotransportados”, diz ela. “Esta abordagem disruptiva garantiria total consciência situacional e permitiria a manutenção preventiva, permitindo que as plataformas funcionassem de forma eficiente, com tempo de inatividade reduzido.”

Comunicação e confiança: o projeto MIRIAM acentua ambos e é uma oportunidade bem-vinda para se sentir otimista de que a colaboração homem / máquina pode levar a um mundo mais limpo e seguro.

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