作为 NEDO“与人类共同进化的下一代人工智能技术开发项目”的一部分，米乐m6官方网站开发了一种数字双胞胎，可以实现生产力的可持续提高和人类负担的减轻。
这项技术使机器人能够通过在虚拟空间中反映人类和机器人在现实世界中观察到的同一环境中的工作条件，并通过实时分析工人的全身运动、身体负荷以及人类和机器人的安全状态来了解人的工作量。此外，利用该技术的网络物理系统允许人类和机器人在安全高效的生产中进行协作。在与丰田汽车公司合作的模拟生产工厂（AIST Waterfront City Center）进行的零部件供应作业示范试验中，确认与传统方法相比，生产率提高了15%，人员负担减少了约10%。
未来，我们将通过简化传感器系统来降低成本，提高协作机器人的工作能力，并寻求安全标准认证，以实现广泛的实际应用。通过这些努力，我们的目标是传播一种新的就业模式，以解决日本的劳动力短缺问题，日本劳动年龄人口的减少速度比世界上任何其他国家都快。
图 1 使用数字孪生的信息物理系统的概念图
日本被认为是世界上出生率和人口老龄化最低的国家之一，根据总务省白皮书《日本劳动力的挑战》，预计劳动年龄人口将在很长一段时间内持续减少。在生产现场，吸引年轻和熟练的工人变得越来越困难，并且所有任务的完全自动化还存在许多挑战，但尚未实现。预计我们将看到一个通过雇用包括工作经验不足的人和残疾人在内的多元化人员来维持生产力的社会的到来。挑战在于如何在包容多样性的同时可持续提高生产力。因此，有必要提出一种新的工作模式。
NEDO（新能源和产业技术综合开发机构）“与人类一起进化的下一代人工智能相关的技术开发项目※1''，产业技术综合研究所（AIST）工业CPS研究中心和人工智能研究中心将实现生产力的可持续提高和人类负担的减轻数字孪生※2此外，在与该项目合作伙伴丰田汽车公司的联合研究中，我们致力于演示数字孪生，人类和机器人可以在其中实时相互支持以保持生产力。
我们开发的数字孪生观察现实世界中人类和机器人在同一环境中工作的状况，并在虚拟空间中实时分析工人整个身体的运动、身体负荷以及人类和机器人的安全状态。利用这个数字孪生信息物理系统※3在9490_9640|中，机器人取代了人类的工作量并为人类提供支持，同时考虑到每个工人的技能和身体差异。另一方面，我们的目标是通过让人类来支持机器人不擅长的需要灵活性的任务，创造一个通过人与机器人之间的相互协助，既可以持续提高生产率，又可以减轻人类负担的工作环境（图2）。
制造业是受劳动力减少影响较大的劳动密集型产业之一。因此，我们通过向产品组装厂供应零件的实际工作，与丰田汽车公司进行了演示测试。虽然人类和机器人共享一个提取汽车零部件的环境，但机器人会优先考虑对工人来说繁重的任务，并将工作划分为单独的部分。因此，生产率（同一工人完成一项任务所需的时间）增加了 10-15%，而人体劳损（由于工作姿势而施加到下背部和肩膀的关节扭矩的估计值）减少了约 10%。
图2 少子老龄化社会中人与机器的关系
(1) 数字孪生开发
利用开发的数字孪生的网络物理系统（图3）实时测量人类和机器人的身体和工作条件，并在虚拟空间中使用数字孪生数字人※4机器人模型可以即时更新。通过使用数字人进行机械分析，我们实现了对人在工作期间的身体负荷的即时估计，这在以前是很困难的。还可以计算出机器人与机器人之间的适当距离，以保证人体安全。在测量人体时，我们通过构建结合了与视觉和运动相关的不同类型传感器的双系统来提高可靠性。此外，在数字孪生中，如果人类或机器人的工作按照生产计划延迟，制定一个计划，以减轻身体压力的方式审查劳动分工※5这使得协作工作能够考虑到每个工人的技能和身体差异，并在保持生产力的同时减轻工人的身体负担。
通过使用这个数字孪生实时了解人类的工作并制定实现人类与机器人互助的生产计划，机器人将提高机器人根据个人替换任务的频率。通过这些努力，我们将创造一个既舒适工作又保持和提高生产力的生产环境。
图 3 利用本研究结果的网络物理系统图像
(2)模拟工厂演示测试
作为本研究的示范示例，我们在 AIST（临海市中心）建造了一个模拟生产工厂，可以重现丰田汽车公司汽车生产工厂的实际零部件供应工作，并创建了工厂工作环境的数字孪生（图 4）。人与机器人 (移动机械手※6)在每个拣选零件时共享相同的环境，旨在减轻工人的负担并提高生产率。
在拣选方面，机器人很难像人类一样可靠地处理各种尺寸和形状差异很大的零件。因此，在本次开发中，机器人采用电磁吸力手进行拾取，考虑到电磁吸力的物理模型，设计了一种独特的拾取方法，实现了对常规手难以处理的各种零件的拾取。这使得机器人能够扩展它可以处理的零件类型。
此外，在数字孪生上可以实时掌握人类和机器人的工作情况，万一人类或机器人的工作出现延误，现在可以快速重建生产计划，将工作从机器人转移到人类，或从人类转移到机器人，从而最大限度地减少人类的体力负担，并尽可能降低生产效率。例如，通过扩大机器人在人类落后领域的采摘范围，即使工作效率略低于人类，机器人也可以取代人类。另外，机器人被延误的区域中，优先考虑对人类体力压力较小的拣选，并分配给人类。通过这样做，人类和机器人就可以利用双方的优势互相帮助，其中机器人不仅帮助人类完成任务，而且人类也帮助机器人完成任务。
在演示测试中，人类和机器人根据计划执行任务，以实现预测和分析的生产力提高并减少人工工作量。结果证实，生产率（同一工人完成一项任务所需的时间）增加了 10% 至 15%，工人的工作量（由于工作姿势而施加到臀部和肩部的关节扭矩的估计量）减少了约 10%。传统上，提高生产力和减少人力工作量被认为是矛盾的，但我们已经证明这些可以同时改进。通过验证这个数字孪生来分析协作环境的设计，并通过研发技术来提高机器人的工作能力，我们可以期望减少人类的工作量，进一步提高工作效率和生产力。
图 4 实际工厂工作的数字孪生转换[与丰田汽车公司合作]
该项目旨在通过简化传感器系统降低成本，提高协作机器人的工作能力，推进安全标准认证，以期得到广泛的实际应用。
这次，我们测试了人类和机器人共享同一环境的情况，但这种数字孪生也可以应用于各种工作环境，例如人类远程干预的工作以及多人在场的服务行业。为了将该技术应用到工作环境中，我们正在招募广泛的合作伙伴，并将进行联合验证。
此外，我们还将在进行演示的 AIST Waterfront City Center 以及合作伙伴的实际工作环境中验证该项目。我们还将考虑验证创建一个残疾人可以舒适工作且相互接受多样性的社会的基础。
通过这些努力，我们将推进研究和社会实施，旨在传播解决劳动力短缺问题并提高工作效率的新工作模式。