Kitoks robotizuoto objektų paėmimo iš dėžių požiūris
Pramoninis objektų paėmimas iš dėžių tradiciškai priklausė nuo stacionarių 3D kamerų, iš anksto nustatytų suėmimo taškų, išsamios kalibracijos ir gana kontroliuojamos dėžių padėties. Šie metodai gali puikiai veikti struktūrizuotuose procesuose, tačiau jų veikimas gali tapti mažiau nuspėjamas, kai detalės yra atsitiktinai orientuotos, iš dalies uždengtos arba kai pati dėžė pakeičia padėtį.
Inbolt taiko kitokį požiūrį - 3D vaizdo kamerą montuoja tiesiai ant roboto rankos. Užuot pasikliovęs stacionariu darbo zonos vaizdu, robotas gali judinti savo regos sistemą kartu su galiniu vykdikliu ir nuolat atnaujinti savo supratimą apie ruošinį.
Mano nuomone, ši architektūra yra ypač reikšminga, nes kamera tampa roboto judėjimo sistemos dalimi, o ne atskiru jutimo įrenginiu. Tai keičia būdą, kuriuo robotas gali reaguoti į fizinės darbo aplinkos pokyčius.
Ant roboto rankos montuojama rega nestruktūrizuotai aplinkai
Inbolt sistema naudoja nuosavus DI modelius kartu su realaus laiko 3D rega, kad nustatytų tinkamas suėmimo galimybes. Sistema nepriklauso nuo vieno iš anksto nustatyto suėmimo taško. Ji gali įvertinti skirtingus pasiekiamus paviršius ir nustatyti, kaip robotas gali prieiti prie komponento.
Tai naudinga, kai komponentai persidengia, pasisuka arba iš vieno ciklo į kitą atveria skirtingus paviršius. Užuot reikalavus aiškiai užprogramuoti kiekvieną galimą orientaciją, regos sistema įvertina esamą situaciją ir sukuria tinkamą suėmimo strategiją.
Nurodomas gamybinis našumas - trumpesnis nei 1 sekundės apdorojimo laikas vienam paėmimui, o paėmimo sėkmės rodiklis realioje gamybos aplinkoje siekia iki 95 %.
Trijų etapų uždarojo ciklo veikimas
Sprendimas taiko nuolatinį suvokimo ir koregavimo procesą, o ne traktuoja paėmimą kaip atskirų užprogramuotų judesių seką.
1. Nustatyti paimamą paviršių
3D regos sistema analizuoja atsitiktinai išdėstytus komponentus ir nustato pasiekiamą suėmimo vietą. Robotas gali pasirinkti skirtingus suėmimo būdus pagal matomą detalės geometriją.
2. Nustatyti detalės padėtį po suėmimo
Robotui suėmus komponentą, regos sistema gali dar kartą išanalizuoti objektą ir nustatyti faktinę jo padėtį bei orientaciją. Tai suteikia papildomos informacijos po pirminio paėmimo.
3. Koreguoti padėjimo judesį
Robotui judant link paskirties vietos, DI gali nuolat tikslinti trajektoriją pagal atnaujintą objekto padėtį. Ši objekto lokalizavimo laikant rankoje galimybė padeda kompensuoti suėmimo metu atsiradusius pokyčius.
Mano nuomone, ši uždarojo ciklo architektūra yra vienas svarbesnių techninių sistemos aspektų. Sėkmingas paėmimas nebūtinai reiškia, kad suvokimo problema išspręsta; patikrinus detalę po suėmimo, robotas gauna dar vieną galimybę pakoreguoti padėtį prieš ją padedant.
Stacionarios regos infrastruktūros mažinimas
Įprastai objektų paėmimo iš dėžių celėje gali reikėti stacionarių kamerų, įrengtų virš darbo zonos arba aplink ją. Tokie įrenginiai gali pareikalauti papildomų mechaninių tvirtinimo elementų, kalibravimo, kabelių ir konfigūravimo.
Vieną kamerą sumontavus ant roboto rankos, ta pati regos sistema gali judėti tarp skirtingų stebėjimo padėčių. Tai gali sumažinti specializuotos regos aparatinės įrangos poreikį procesuose, kuriuose naudojamos kelios dėžės arba keičiamas darbo vietos išdėstymas.
Ši architektūra taip pat daro regos sistemą mažiau priklausomą nuo vieno stacionaraus stebėjimo taško. Tai gali būti naudinga, kai robotui paėmimo metu reikia apžiūrėti komponentą iš skirtingų kampų.
Našumo ir gamybos aspektai
Inbolt teigimu, sistema įdiegta daugiau nei penkiose gamyklose ir šiose gamybos vietose pasiekė aukštą veikimo laiką bei našumą. Įmonė nurodo, kad paėmimo sėkmės rodiklis siekia iki 95 %, o vidutinis apdorojimo laikas yra trumpesnis nei viena sekundė vienam paėmimui.
Šie rodikliai turėtų būti vertinami kaip būdingi konkrečiai taikymo sričiai, o ne kaip universalios našumo specifikacijos. Faktiniai rezultatai priklausys nuo tokių veiksnių kaip komponento geometrija, paviršiaus savybės, dėžės užpildymas, roboto konfigūracija, griebtuvo konstrukcija, apšvietimas, ciklo reikalavimai ir detalės uždengimo laipsnis.
Pramonės inžinieriams šis skirtumas yra svarbus. Regos našumas galiausiai turėtų būti vertinamas atsižvelgiant į visą robotizuotą celę, o ne vien į regos algoritmą.
DI ir 3D pozos nustatymas
Sistema veikia NVIDIA aparatinėje įrangoje ir naudoja Inbolt DI pagrįstus roboto valdymo modelius realaus laiko pozai nustatyti bei trajektorijai koreguoti.
Techninis tikslas nėra vien atpažinti objektą. Sistema turi nustatyti, kur yra objektas, kaip jis orientuotas, ar suėmimas yra fiziškai įmanomas ir kaip robotas turėtų judėti paėmęs detalę.
Dėl to 3D suvokimo, pozos nustatymo, roboto judėjimo ir grįžtamojo valdymo derinys yra svarbesnis už atskirai vertinamą vaizdo atpažinimą.
Kur ši architektūra gali suteikti naudos
Šis požiūris gerai tinka procesams, kuriuose sudėtinga standartizuoti detalių pateikimą. Pavyzdžiai: atsitiktinai pakrauti komponentai, vietą galinčios pakeisti dėžės, įvairios detalių orientacijos ir gamybos aplinkos, kuriose reikia tvarkyti kelių geometrijų detales.
Kitas galimas pranašumas - diegimas keliose stotyse. Jei tą pačią roboto ir regos architektūrą galima sukonfigūruoti skirtingoms dėžėms ir detalių grupėms, inžinerijos komandos gali sumažinti kiekvienai darbo vietai reikalingos specializuotos regos infrastruktūros kiekį.
Automatizacijos požiūriu įdomiausia nauda yra ne vien greitesnis paėmimas. Tai galimybė sumažinti mechaninių ir programavimo pastangų kiekį, reikalingą našumui išlaikyti, kai keičiasi fizinė aplinka.
Inžinerinis požiūris
Ant roboto rankos montuojamos 3D regos kūrimas atspindi platesnį pramoninės robotikos pokytį: suvokimas vis glaudžiau integruojamas su roboto judėjimu.
Tradicinė automatika dažnai siekia pašalinti kintamumą naudodama įtaisus, stacionarias kamerų padėtis, kontroliuojamą detalių pateikimą ir iš anksto nustatytas trajektorijas. DI pagrįsta rega renkasi priešingą požiūrį - leidžia robotui stebėti didesnį kintamumą ir kompensuoti jį programine įranga bei grįžtamuoju ryšiu.
Tai nepanaikina patikimos mechaninės konstrukcijos, griebtuvo parinkimo, roboto programavimo ar proceso inžinerijos poreikio. Vietoj to keičiasi vieta, kurioje tvarkoma dalis sudėtingumo. Procesuose, kuriuose detalių pateikimas iš tiesų kintamas, dalies sudėtingumo perkėlimas iš mechaninių apribojimų į realaus laiko suvokimą ir judėjimo valdymą gali būti praktiškas inžinerinis kompromisas.
Išvada
Inbolt objektų paėmimo iš dėžių sprendimas parodo, kaip ant roboto rankos montuojama 3D rega ir DI gali būti derinami su uždarojo ciklo roboto valdymu mažiau struktūrizuotuose medžiagų tvarkymo procesuose. Nurodomas trumpesnis nei vienos sekundės apdorojimo laikas, iki 95 % siekiantis paėmimo sėkmės rodiklis ir diegimas keliose gamyklose rodo, kad daugiausia dėmesio skiriama gamybiniam naudojimui, o ne laboratorinėms demonstracijoms.
Pagrindinė techninė koncepcija - nuolatinė sąveika tarp suvokimo ir roboto judėjimo: sistema stebi galimą suėmimą, patikrina komponentą po suėmimo ir prireikus koreguoja padėjimo trajektoriją. Šis požiūris gali pasiūlyti lengviau pritaikomą alternatyvą objektų paėmimo iš dėžių architektūroms, kurios labai priklauso nuo stacionarių kamerų ir iš anksto nustatytų suėmimo sąlygų.
