İnsan Olmayan Yolcular

Yazarınız, farklı robot türlerinin asansörlere yerleştirdiği özel talepleri derinlemesine inceliyor.

Rory Smith tarafından
Bu makale ilk olarak 10.
Asansör ve Yürüyen Merdiven Teknolojileri Sempozyumu, www.liftsymposium.org.

Çok katlı binalarda robotları katlar arasında taşımak için asansörlere giderek daha fazla ihtiyaç duyulmaktadır. Şu anda mevcut olan robotlar, asansörlere özel talepler getiriyor ve bu talepler trafik yönetimini etkiliyor. Burada özel talepler açıklanmakta ve bu taleplerin bekleme süresi ve geçiş süresi üzerindeki etkisi simülasyon kullanılarak gözden geçirilmektedir.

Giriş

Robot Türleri

İki ana robot türü vardır: Endüstriyel robotlar ve hizmet robotları. İmalat için endüstriyel robotlar kullanılmaktadır.[1] Hizmet robotu, Uluslararası Standardizasyon Örgütü (ISO) tarafından "endüstriyel otomasyon uygulamaları dışında, insanlar veya ekipman için yararlı görevleri yerine getiren" bir robot olarak tanımlanmaktadır.^[2] Servis robotları ayrıca Uluslararası Robotik Federasyonu tarafından üç kategoriye ayrılır:^[3]

1. Profesyonel servis robotları
2. Ev/ev işleri için servis robotları
3. Eğlence için servis robotları

Ev/ev işleri için servis robotları böyle şeylerdir

robotik halı temizleyicileri olarak. Eğlence için hizmet robotları aslında oyuncaklardır. Bu nedenle, bu makale yalnızca profesyonel hizmet robotlarına yöneliktir.
Bazıları inek sağan ve diğerleri askeri uygulamalara sahip olanlar da dahil olmak üzere birçok profesyonel hizmet robotu türü olsa da, asansörlerde insanlarla birlikte sürecek bir profesyonel hizmet robotu alt kümesi vardır. ISO 13482 ayrıca bu tür robotları “Mobil Hizmetli Robotlar” olarak tanımlamaktadır.^[4] Mobil hizmetçi robotlar, aşağıdaki özelliklere göre Tip 1.1 veya Tip 1.2 olarak sınıflandırılır:

• Tip 1.1: küçük ve hafif, yavaş ve manipülatörsüz
• Tip 1.2: büyük veya hafif olmayan veya hızlı veya manipülatörlü

Robotların Asansör Kullandığı Bina Tipleri

Giderek artan sayıda hizmetçi robotların uygulandığı dört bina tipi bulunmaktadır. Bu bina türleri oteller, ofis binaları, konut binaları ve hastanelerdir:

1. Otellerde, oda servisi teslimatları ve temizlik arabalarının teslimatı ve hareketi için hizmetli robotlar kullanılmaktadır.
2. Ofis binalarında robotlar, ofis içi yazışmaların yanı sıra bina dışındaki kaynaklardan gelen paketleri ve postaları teslim ediyor.
3. E-ticaretin büyümesi, çok katlı konut binalarına paket teslimatlarında artışa neden oldu. Lobiden yerleşim birimine son teslimatı yapmak için robotlar kullanılıyor.
4. Hastaneler, ilaçların teslimi ve tıbbi kayıtların taşınması için pnömatik tüp sistemlerini kullanmıştır. Pnömatik tüp üreticileri artık tüplere alternatif olarak robotlar sunuyor.^[5]

Robotlar için Genel Güvenlik Standartları

ISO 13482, kişisel bakım robotları için güvenlik gereksinimlerini belirler.[4] Bu standart, risk değerlendirmesi yoluyla ele alınması gereken 53 tehlikeyi tanımlar. Standart, güvenlikle ilgili kontrol işlevleri için performans seviyelerini (PL'ler) belirler. PL'ler, ISO 13849-1:2015 Makine Güvenliği—Kontrol sistemlerinin güvenlikle ilgili bölümlerinde tanımlanmıştır.^[6]

Hem Tip 1.1 hem de Tip 1.2 mobil hizmetçi robotların, acil durdurma işlevleri için PL “D” elde etmesi gerekir. Diğer tüm güvenlik işlevleri için, Tip 1.1 robotlar PL “B” elde etmelidir, Tip 1.2 robotlar ise PL “D” elde etmelidir.

PL B, tehlikeli bir arıza olasılığının 1 X 105 ile 3 X 106 arasında olduğunu gösterir. PL D, tehlikeli bir arıza olasılığının 1 X 106 ile 1 X 107 arasında olduğunu gösterir.

Asansörleri Etkileyen Robot Özellikleri

Kütle ve Boyut

Etkili olması için asansör kullanması gereken birkaç üretici tarafından üretilen iki temel mobil hizmetçi robot türü vardır. Bir tip, bir üretici tarafından "tug" olarak adlandırılan yüksek kütleli bir araçtır.^[7] Diğer robot türü, oda servisi için kullanılan düşük kütleli bir ünitedir.

Römorkör tipi robotun taşıma kapasitesi 453 kg'dır. Römorkör ve kurşun asitli aküleri de önemli bir kütleye sahiptir. 1,164 mm uzunluğunda ve 570 mm genişliğindedir. 1,270 mm'lik bir dönüş zarfına sahiptir.^[7] Bu bir Tip 1.2 robotudur.
Oda servisi robotunun taşıma kapasitesi dahil toplam ağırlığı 50 kg'dır. Bu robot silindiriktir ve çapı 500 mm'dir. Dönüş zarfı da 500 mm'dir.^[8] Bu bir Tip 1.1 robotudur.

Oda servisi robotu, insan yolcularla birlikte asansöre binmek üzere tasarlanmıştır. Römorkör tipi robotun kütlesi, boyutu ve dönüş zarfı çok daha büyük bir kaldırmaya ihtiyaç duyar. Römorkör tipi bir robotun servis asansörlerine erişiminin sınırlandırılmasına dikkat edilmelidir.

Hız

Her iki robot tipi de 0.76 m/s hıza sahiptir. Asansöre yürüyen insanların yürüme hızının 1.0 m/s olduğu varsayılabilir.^[9] Yürüme hızı, yükleme süresinin bir bileşenidir.

Kinetik enerji

Kinetik enerji aşağıdaki denklemle tanımlanır:^[10]

KE = ¹/₂ mv^{2 (1)}

burada KE kinetik enerjiyi, m kütleyi ve v hızı temsil eder.

ASME A17.1 kodu, otomatik transfer cihazlı dambıl garsonları için kinetik enerji ve hız limitlerine sahiptir.^[11]

Otomatik transfer cihazı, “araba, taşıma çantası, palet, tekerlekli araç, kutu veya benzeri bir nesneden oluşan bir yükü arabadan ve/veya arabaya otomatik olarak hareket ettiren, güçle çalışan bir mekanizma” olarak tanımlanır. Kinetik enerji limiti 40 J, hız limiti ise boşaltma sırasında 0.5 m/s'dir. Bu sınırlamalar, yolcular dambılde binmediğinden, insan yolcularla birlikte hareket eden robotlar için doğrudan geçerli değildir. Ancak, robota özgü bir standardın olmaması konusunda bazı rehberlik sağlarlar.

Toplam kütlesi 600 kg (453 kg taşıma yükü ve 147 kg tahmini römorkör kütlesi) olan römorkör tipi bir robot olması durumunda, 0.365 J sınırlamasına uymak için yükleme ve boşaltma sırasında yükleme hızının 40 m/s azaltılması gerekir. . 0.76 m/s'de çalışan bir oda servisi robotu, 40 J sınırını aşmaz. Ancak 0.5 m/s maksimum hızı aşmaktadır. Bu nedenle, yükleme ve boşaltma sırasında maksimum hız 0.5 m/s ile sınırlandırılmalıdır.

Kinetik enerji ve hız limitlerine göre robotlar için yükleme ve boşaltma süreleri, insanlar için yükleme ve boşaltma süresinden daha büyük olmalıdır. Bu hızlarda çalışan robotlar ile yükleme işlemleri gözlemlenerek verilerin toplanması gerekmektedir. Bu verilerin yokluğunda, robotların trafik işleme performansı üzerindeki etkisini değerlendirirken hem yükleme hem de boşaltma sürelerine 1.2 s eklemek mantıklı görünüyor. Artan bu süreler, bekleme ve geçiş sürelerini artıracaktır.

Kişisel alan

Kişisel alan, asansörlerle ilgili olarak, bir seferde asansöre binecek yolcu sayısını tanımlar. CIBSE Kılavuzu D: Binalarda Ulaşım Sistemleri, yetişkin bir erkeğin 0.21 m²'lik bir alanı işgal edeceğini öne sürüyor.[9] Bu, erkeğin Avrupalı ​​veya Kuzey Amerikalı olmasına dayanır ve kişisel alanı içermez.

Dr. Gina Barney, bir asansörün tasarım kapasitesinin kişi başına yaklaşık 0.263 m² olması gerektiğini önermektedir.^[12]Kişisel alan, insanlar arasındaki boşluktur. Robotlar insan değildir. İnsanların robotları sosyal varlıklar (insanlar) olarak görmediğini gösteren bazı araştırmalar var.[13] İnsanların robotlarla ihtiyaç duyacağı uzamsal mesafe, muhtemelen yaş ve kültür gibi insanlar arasındaki uzamsal mesafeyi etkileyen aynı faktörlerden etkilenir.

Bu alanda araştırmalara ihtiyaç vardır. Bununla birlikte, verilerin yokluğunda, bir oda servisi robotunun etrafına 150 mm'lik bir tampon bölge eklemek bir başlangıç ​​noktası olabilir. Örneğin, 500 mm çapında silindirik bir robot 0.5 m² (800 mm alan çapı) kaplar.

Römorkör tipi robotlar için kişisel alan farklı olmalıdır çünkü kütleleri, fiziksel boyutları ve dönüş zarfları nedeniyle büyük kaldırmalara ihtiyaç duyacaktır. Bir sonraki bölümde römorkör robotları ele alınmayacaktır.

Trafik Etkileri

Kaliforniya'da mevcut dört yıldızlı bir otele kurulan oda servisi robotlarının yolcu trafiğine etkisi üzerine bir araştırma yapıldı. Bu trafik çalışması için kullanılan bina, asansör sistemi ve yolcu özellikleri aşağıdadır.

bina:

• Kat Sayısı: 25
• Oda sayısı: 510, 4-25. katlar arasında yer alır
• Sevk lobisi: Seviye 1
• Doluluk: 440, %86 doluluk ve oda başına bir kişi bazında

Kaldırma Sistemi:

• Araba sayısı: 4
• Kapasite: 1600 kg
• Hız: 2.5 m/s
• Sevk algoritması: Tahmini varış zamanı
• Kapı Tipi: Merkez açılış
• Kapı genişliği: 1,066 mm
• Araç yükleme: Hacimce %60

Yolcular, insanlar:

• Yükleme süresi: 1.2 sn
• Boşaltma süresi: 1.2 sn
• Alan: .26 m²

Yolcular, robotlar (oda servisi tipi):

• Yükleme süresi: 2.4 sn
• Boşaltma süresi: 2.4 sn
• Alan: 0.5 m²

Şekil 2 ve 3, hiçbir robotun kurulu olmadığı bir Peters Chartered Building Services Engineers (CIBSE) otel şablonunu kullanan trafik simülasyonlarının sonuçlarını göstermektedir. Şekil 2 bekleme sürelerini, Şekil 3 ise taşıma sürelerini göstermektedir.

Şekil 4 ve 5, bir oda servisi teslimatı yapan ek bir kişi ile bir Peters CIBSE otel şablonu kullanan trafik simülasyonlarının sonuçlarını göstermektedir. Bir kişi her 5 dakikada bir gidiş-dönüş teslimat yapar. Şekil 4 bekleme sürelerini, Şekil 5 ise taşıma sürelerini göstermektedir.

Şekil 6 ve 7, bir robotun oda servisi dağıtımı yaptığı bir Peters CIBSE otel şablonu kullanan trafik simülasyonlarının sonuçlarını göstermektedir. Bir robot her 5 dakikada bir gidiş-dönüş teslimat yapıyor. Şekil 6 bekleme sürelerini, Şekil 7 ise taşıma sürelerini göstermektedir.

Tablo 1 bu sonuçları özetlemektedir.

Unutulmamalıdır ki, bir robotun “kişisel alan” ve yükleme/boşaltma süresi nedeniyle bekleme süresini birden fazla kişiden %12.5 oranında artıracaktır.

Sonuç

Robotlar, henüz insanlarla aynı şekilde davranmadıkları için yeni bir yolcu sınıfı olarak düşünülmelidir. Şu anda, kinetik enerjiyi veya hızı kontrol etmek için yükleme ve boşaltma sırasında hızları kontrol edilmelidir. Makine görüşünde devam eden gelişmelerle, robotlar insanlarla ve mülklerle çarpışmalardan kaçınmada insanlardan daha iyi hale gelebilir ve bu kısıtlamalar gevşetilebilir.

Robotların fiziksel şekli insanlarınkinden farklıdır, dolayısıyla kapladıkları alan da insanlardan farklıdır.

Yolcu olarak robotlarla insan etkileşimini anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç var. İnsanların kendileriyle robotlar arasında ne kadar kişisel ayrılığa ihtiyaç duyduklarını bilmemiz gerekiyor.

Robotların hız ve kişisel alan özellikleri, asansör sistemlerinin trafik işleme kapasitesi üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Yeni bir bina için robotlar planlanıyorsa, önerilen asansör sistemi bu etkileri dikkate alarak tasarlanmalıdır. Mevcut bir bina için robotlar öneriliyorsa, robotların etkisini gösteren bir trafik çalışması yapılmalıdır. Robot kurulumları arttıkça, asansör trafiği danışmanlarının, müşterilerine uygun şekilde tavsiyelerde bulunabilmeleri için robotların trafik üzerindeki etkisini anlamaları gerekir.

Referanslar
[1] wikipedia.org/wiki/Endüstriyel robot
[2] ISO 8373: 2012 Robotlar ve Robotik Cihazlar — Sözlük.
[3] Yönetici Özeti, World Robotics, 2017 Hizmet Robotları (ifr.org/downloads/press/Executive_Summary_WR_Service_
Robotlar_2017_1.pdf).
[4] ISO 13482: 2014 Robotlar ve Robotik Cihazlar – Kişisel Bakım Robotları için Güvenlik Gereksinimleri
[5] Röle Otonom Hizmeti (swisslog.com/en-us/healthcare/products/material-transport/autonomous-service-robot). ISO 13849-1:2015 Güvenlik
[6] Kontrol Sisteminin Makine/Güvenlikle İlgili Parçaları.
[7] TUG T3 Otonom Mobil Robot (aethon.com/tug).
[8] “Phil Herget ile Tartışmalar,” Savioke Robotics (Ocak 2018)
[9] CIBSE Kılavuzu D: Binalarda Ulaşım Sistemleri. CIBSE, Norwich (2015).
[10] Giancoli, D. Fizik: Uygulamalı İlkeler. Boston, Pearson (2012).
[11] ASME A. KOBİ A17.1: Asansörler ve Yürüyen Merdivenler için Güvenlik Kodu
New York (2013).
[12] Barney, G. Asansör Trafik El Kitabı. Londra: Spon Press (2003).
[13] Walters, M. ve diğerleri, Yakın Karşılaşmalar: İnsanlar ve Mekanistik Görünümlü Bir Robot Arasındaki Mekânsal Mesafeler. İçinde: 2005 5. IEEE-RAS Uluslararası İnsansı Konferansı Bildiriler Kitabı
Robotlar (2005).