具有 2D 和 3D 可視化系統(tǒng)的機(jī)器人模擬器

機(jī)器人模擬器和職業(yè)安全數(shù)字技術(shù)的采用有助于預(yù)防事故和減少 "白色死亡"。該術(shù)語用于定義工作場所的致命事故，這是一個(gè)每年至少導(dǎo)致上千人喪生的嚴(yán)重問題。在 2023 年的前十個(gè)月里，向意大利國家勞工研究所（INAIL）提交的致命工傷事故報(bào)告數(shù)量為 868 起。這意味著平均每天有近三人死于工傷。更不用說，同期提交的工傷事故報(bào)告有 489 526 份。

事故發(fā)生的方式多種多樣，但得益于科技的發(fā)展，我們可以從培訓(xùn)工人開始，努力減少事故的發(fā)生。比薩的圣安娜高等學(xué)院（Scuola Superiore Sant'Anna）的一個(gè)分支機(jī)構(gòu)利用機(jī)器人技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)場景，專門從事先進(jìn)模擬器的設(shè)計(jì)和開發(fā)。

"可以說，我們已經(jīng)開發(fā)出了歐洲最先進(jìn)的全套模擬器。"BTR Simulators 公司的聯(lián)合創(chuàng)始人加布里埃爾-法琴扎（Gabriele Facenza）說。

航空、汽車、醫(yī)療保健、軍事和游戲等多個(gè)行業(yè)都已意識(shí)到采用模擬系統(tǒng)的好處，因此開發(fā)模擬系統(tǒng)的興趣十分濃厚。市場的增長證實(shí)了這一點(diǎn)，預(yù)計(jì)市場規(guī)模將翻一番：全球市場規(guī)模預(yù)計(jì)將從 2022 年的 166 億美元增至 2030 年的 287 億美元。增長的動(dòng)力正是來自對(duì)培訓(xùn)和技能發(fā)展以及降低風(fēng)險(xiǎn)日益增長的需求。正如 BTR Simulators 聯(lián)合創(chuàng)始人本人所解釋的那樣，使用模擬器不僅能確保所有工作領(lǐng)域的高度安全，還能保證節(jié)約成本并大幅減少附帶損害。

由意大利比薩圣安娜高級(jí)研究學(xué)院的附屬機(jī)構(gòu) BTR Simulators 設(shè)計(jì)的機(jī)器人模擬器的使用示例

培訓(xùn)

確保更高的工作安全性還取決于對(duì)工人進(jìn)行充分培訓(xùn)的能力。數(shù)字技術(shù)可以在這方面提供幫助。

意大利比薩圣安娜超級(jí)理工學(xué)院（Scuola Superiore Sant'Anna）的一家衍生公司專門從事機(jī)器人模擬器的設(shè)計(jì)和開發(fā)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)場景提供盡可能真實(shí)的沉浸式體驗(yàn)。

充分的培訓(xùn)可以保證實(shí)驗(yàn)的安全性，降低成本并減少附帶損害。未來，機(jī)器人模擬器將越來越身臨其境，體驗(yàn)虛擬環(huán)境的好處，采用可穿戴設(shè)備，甚至依靠虛擬化身。

機(jī)器人模擬器改善培訓(xùn)和工作安全

意大利的分拆公司名為 BTR Simulators，BTR 代表 Better Than Real（比真實(shí)更好）。當(dāng)虛擬能夠提供盡可能真實(shí)和身臨其境的印象時(shí)，它就成為 "比真實(shí)更好 "的產(chǎn)品。為此，BTR 使用了各種二維和三維可視化技術(shù)，以及帶有單屏、多屏或完全沉浸式屏幕的系統(tǒng)。通過使用靜態(tài)或動(dòng)態(tài)模擬器，可以對(duì)公司員工進(jìn)行全面安全的培訓(xùn)，并在工作環(huán)境或?yàn)樘囟▓龊线x擇的其他場景中進(jìn)行演示。

為了能夠利用最先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)為職業(yè)安全和其他應(yīng)用開發(fā)解決方案，BTR 在很大程度上依賴于研究和創(chuàng)新。這也是 BTR 由 PercRo 實(shí)驗(yàn)室的研究人員創(chuàng)立的原因。該實(shí)驗(yàn)室由 "Scuola Superiore Sant'Anna "機(jī)械智能研究所講師 Massimo Bergamasco 教授于 1991 年創(chuàng)立，擁有 70 多名員工，包括博士生、研究人員、合作者以及具有機(jī)電一體化和計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)背景的大學(xué)教授。

多年來，BTR Simulators 與托斯卡納地區(qū)、米蘭比可卡大學(xué)、CIF 基金會(huì)和 Cisa Logistic Group（后者專門從事搬運(yùn)和物流綜合服務(wù)）等機(jī)構(gòu)、工業(yè)和科學(xué)實(shí)體建立了重要合作關(guān)系。模擬器可讓您培訓(xùn)員工管理叉車和橋式起重機(jī)等機(jī)械，使其能夠在同一模擬場景中與其他用戶進(jìn)行交互，并在不同的情況和天氣條件下進(jìn)行練習(xí)。正如 Facenza 所解釋的：

”在培訓(xùn)領(lǐng)域使用模擬器非常重要，因?yàn)樗刮覀兡軌蚧卮鸸と嗽谑褂梦ｋU(xiǎn)、重型或復(fù)雜機(jī)械的培訓(xùn)期間最常見的問題：如果我這樣做會(huì)發(fā)生什么？在模擬培訓(xùn)期間，這個(gè)問題的答案是在完全安全的環(huán)境中向工人提供的，其中由于不正確的操作或決策、意外問題、緊急情況或可用的決策時(shí)間有限而引起的事故不會(huì)對(duì)工人的工作產(chǎn)生影響。健康?！?/p>

使用機(jī)器人模擬器的優(yōu)點(diǎn)：安全性高、節(jié)省經(jīng)濟(jì)

模擬器是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)器，在硬件和軟件層面上都是如此。

”BTR 模擬器設(shè)計(jì)的游戲的特點(diǎn)是高度沉浸感，使嘗試它們的人盡可能地參與其中，提供比以往更加真實(shí)的移動(dòng)工作場景。我們創(chuàng)建了模擬器，將模擬車輛的車身和真實(shí)儀器集成在一起，并在工作環(huán)境的忠實(shí)虛擬復(fù)制中運(yùn)行。接受培訓(xùn)的人員通過使用物體并進(jìn)入他或她工作或?qū)⒁ぷ鞯墓净驒C(jī)構(gòu)的實(shí)際操縱空間來做到這一點(diǎn)?！?/p>

該組織的優(yōu)勢是多方面的：除了確保盡可能有效和安全地進(jìn)行培訓(xùn)之外，它還使我們能夠避免因現(xiàn)場模擬而導(dǎo)致機(jī)器停機(jī)以及使用人員進(jìn)行培訓(xùn)活動(dòng)。

Facenza 講述了“比真實(shí)更好”意味著什么：

”我們能夠“嚇?！庇脩簦簿褪钦f，讓他們面對(duì)可能使他們完全安全地處于危險(xiǎn)之中的真實(shí)情況。可以進(jìn)行大量的理論培訓(xùn)，但這永遠(yuǎn)不會(huì)使工人（通常是第一次經(jīng)歷）處于必須處理可能發(fā)生的事故的位置。通過模擬器，我們能夠體驗(yàn)由錯(cuò)誤引起的潛在風(fēng)險(xiǎn)情況。我們的目的是讓他能夠以安全、理性的方式應(yīng)對(duì)目前的情況，從而讓他有更多的認(rèn)識(shí)和準(zhǔn)備?！?/p>

數(shù)字技術(shù)對(duì)工作場所安全的有用性還可以理解為它能夠減少現(xiàn)場事故造成的附帶損害：

”在一些鋼廠，每年發(fā)生約 6/7 次負(fù)載損失的事故，每次損失造成的損失超過 10 萬歐元。隨著模擬器的使用五年，這些損失已經(jīng)減少了一半。除了負(fù)載損失之外，還需要計(jì)算解決問題所需的時(shí)間、次數(shù)和人員。不僅如此：貨物丟失意味著貨物沒有按時(shí)發(fā)貨，從而造成經(jīng)濟(jì)損失?！?/p>

BTR Simulators 創(chuàng)建的最具創(chuàng)新性的解決方案之一是用于建筑用途的升降工作平臺(tái)：它不僅完整，而且是機(jī)器人、動(dòng)態(tài)和多用途的，是在與 Scuola SuperioreSant'Anna共同開展的項(xiàng)目中為 Inail 構(gòu)思的。

“操作員沉浸在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，實(shí)際使用儀器，從而在具體場景中移動(dòng)，包括使體驗(yàn)變得完整的聲音效果?！?/p>

使用 BTR Simulators 設(shè)計(jì)的高級(jí)模擬器的實(shí)際示例，該公司是比薩圣安娜高級(jí)研究學(xué)院的附屬機(jī)構(gòu)

人工智能的運(yùn)用

用于工作場所安全的數(shù)字技術(shù)的發(fā)展還包括可能涉及工作場所以外人員的風(fēng)險(xiǎn)。在這種情況下，BTR模擬器也利用了人工智能技術(shù)。

?為了解決一家公司向我們提交的有關(guān)垃圾收集卡車的問題，我們解決了盲點(diǎn)問題，這是行人和騎自行車者在某些情況下車輛駕駛員看不到的限制和危險(xiǎn)源。因此，我們開發(fā)了一種設(shè)備，結(jié)合一些攝像機(jī)，采用人工智能系統(tǒng)（經(jīng)過機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練），能夠進(jìn)行自我訓(xùn)練，以識(shí)別在不同靜態(tài)和動(dòng)態(tài)情況下遇到的人和物體。?。

人工智能還用于軟件開發(fā)模型和模擬。

模擬的未來：從可穿戴設(shè)備的采用到化身

該分拆公司致力于將模擬器引入職業(yè)技術(shù)學(xué)院來培訓(xùn)學(xué)生。熱那亞已經(jīng)與該市港務(wù)局相關(guān)的一家機(jī)構(gòu)達(dá)成了一項(xiàng)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。已經(jīng)采用的模擬器涉及集裝箱裝卸。熱那亞港口（包括瓦多利古雷港、薩沃納港和普拉港）處理了 2660 萬噸集裝箱貨物。

“在所有港口，除了對(duì)如何管理集裝箱裝卸流程進(jìn)行物流研究外，操作員還需要保持恒定的操縱速度，以保持每小時(shí)處理的集裝箱數(shù)量較高。操作員的持續(xù)培訓(xùn)使港口具有競爭力，因此對(duì)貨船具有吸引力”，F(xiàn)acenza 強(qiáng)調(diào)說。

在港口領(lǐng)域，使用了各種技術(shù)，一些公司已經(jīng)向 BTR Simulators 尋求解決方案來重現(xiàn)操作，以促進(jìn)培訓(xùn)活動(dòng)。

模擬器的使用也在醫(yī)療醫(yī)院領(lǐng)域找到了空間。從這個(gè)意義上說，對(duì)于與比可卡大學(xué) S. Anna 合作開展的一個(gè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目創(chuàng)建了一個(gè)汽車駕駛模擬器，用于適當(dāng)?shù)男睦碓u(píng)估。

在未來的工作場所安全模擬器和數(shù)字技術(shù)中，我們正在努力進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)有的解決方案，例如查看器和無線解決方案，同時(shí)還開發(fā)可穿戴設(shè)備，將模擬提升到更先進(jìn)的現(xiàn)實(shí)和身臨其境的水平。在IT層面，目標(biāo)是增加內(nèi)存容量，使模擬環(huán)境更大、更完整。從這個(gè)意義上說，我們也在致力于完善虛擬形象的開發(fā)，在一些工作環(huán)境中，除了機(jī)器上的人之外，還需要現(xiàn)場員工的存在，將用戶轉(zhuǎn)移到虛擬環(huán)境中。

BTR Simulators 聯(lián)合創(chuàng)始人總結(jié)道：“為此，我們使用了特定的墊子，使人能夠在現(xiàn)場移動(dòng)，通過在訓(xùn)練階段協(xié)助其他操作員和車輛，使化身在虛擬環(huán)境中進(jìn)行操作?！?/p>