AI ska designa framtidens robotar

På Chalmers utvecklas AI-baserade verktyg som på samma gång optimerar konstruktion, rörelse och styrning hos gående robotar. Målet är att möjliggöra för olika aktörer att ta fram ändamålsenliga robotar för industri, logistik och farliga arbetsmiljöer.

Att utveckla avancerade gående robotar är idag både dyrt och tidskrävande. Mekaniska konstruktörer, elektronikingenjörer och programmerare arbetar vanligen steg för steg – en process som leder till långa utvecklingscykler och kostsamma omkonstruktioner.
På Chalmers tekniska högskola leder biträdande professor Shivesh Kumar ett SSF-finansierat projekt som syftar till att se över hela processen genom AI-baserad holistisk samdesign.
– Idén med samdesign handlar om att skapa en process inom robotik som på samma gång kan optimera robotens design och dess beteende, förklarar han.

Allt sker på en gång
I stället för att först bygga en robot och därefter utveckla dess rörelsemönster och styrsystem optimeras alla element parallellt: systemdesign, rörelser, kontrollalgoritmer och systemsäkerhet baserat på användarbehov. Detta kan korta tidslinjerna dramatiskt, minska antalet prototyper som behövs och leda till en mer integrerad utvecklingsprocess överlag.
Projektet fokuserar särskilt på gående robotar. Europa, och Sverige i synnerhet – med företag som ABB – har länge varit världsledande inom automation. Men när det kommer till gående robotar har vår del av världen ännu inte nått en jämförbar position.
Inom gående robotar är det framför allt USA och Kina som snabbt har växlat upp både utveckling och kommersialisering. Det är en klyfta som Shivesh Kumar tänker stänga.
– Det här är en unik möjlighet för mig att få driva fram det här forskningsområdet i Sverige. Jag hade glädjen att bli utvald av SSF som Framtidens forskningsledare. De såg hur viktigt det här kommer att vara i framtiden, berättar han.

Robotar som röd tråd
Shivesh Kumars övertygelse att robotik kommer att forma framtiden går långt tillbaka. Han blev först fascinerad av fältet under gymnasietiden i Indien, där han också tog en kandidatexamen i maskinteknik. Därefter följde studier och forskning i såväl Tyskland som Frankrike innan han flyttade till Sverige.
– Även om Sverige är ett litet land är det mycket innovativt. Det erbjuder rätt villkor för entreprenörskap, såsom att forskare äger sina egna innovationer.
En central utmaning som projektet försöker bemöta är det så kallade ”sim-till-verklighet-gapet”. För en textgenererande AI kan ett litet misstag vara harmlöst – men för en gående robot kan det bli fatalt att inte respektera fysikens lagar. Kumars forskningsgrupp jobbar därför på att stänga denna lucka.
– Vi utvecklar ett ramverk som kan utföra samdesign i samband med verkliga experiment. Det vill säga använda verkliga data för att föra den samdesignade modellen närmare verkligheten.
I praktiken innebär det att data från fysiska robotförsök kontinuerligt matas tillbaka in i AI-modellen, i syfte att skapa beteenden som fungerar direkt i den verkliga världen, utan omfattande justering.

Ersätter vardagliga och farliga jobb
Enligt Shivesh Kumar kan tekniken visa sig bli särskilt värdefull för mindre företag som vill automatisera specifika arbetsuppgifter men saknar resurser att utveckla robotplattformar från grunden.
– Det verktyg som vi föreställer oss kan helt enkelt föreslå olika robotdesigner för att lösa de uppgifter som företagen behöver hjälp med.
Projektet befinner sig ännu i ett tidigt skede, men Shivesh Kumars forskargrupp Robot Athletic Intelligence Lab, RAIL, har redan rekryterat en doktorand och utvecklat de första demonstrationsmiljöerna. Dialoger är också på gång med svenska industriföretag som SKF, Volvo och Ikea kring potentiella applikationer.
Shivesh Kumar menar att fysisk AI – robotar som verkar i verkliga miljöer – på sikt kommer att bli ännu mer omvälvande än dagens generativa AI-system.
– Vi lever ju trots allt i en fysisk värld. Det finns jobb som är vardagliga och tråkiga, eller farliga, och som borde automatiseras i framtiden.
Han efterlyser samtidigt starkare europeiska ekosystem där universitet, startupbolag, industri och offentlig sektor tillsammans kan accelerera utvecklingen.
– Det finns så många möjligheter att omsätta den här AI-forskningen i praktiken. Och det finns en stor ekonomisk potential i den.