Інший підхід до роботизованого вибору деталей із контейнера
Промисловий вибір деталей із контейнера традиційно ґрунтувався на стаціонарних 3D-камерах, заздалегідь визначених точках захоплення, детальному калібруванні та відносно стабільному положенні контейнера. Ці методи можуть добре працювати у структурованих застосуваннях, але їхня ефективність стає менш передбачуваною, коли деталі орієнтовані випадковим чином, частково перекриті або коли сам контейнер змінює положення.
Inbolt використовує інший підхід, розміщуючи 3D-камеру технічного зору безпосередньо на роботизованій руці. Замість опори на фіксований вид робочої зони робот може переміщувати свою систему технічного зору разом із кінцевим ефектором і безперервно оновлювати дані про об’єкт.
На мою думку, ця архітектура особливо важлива, оскільки камера стає частиною системи руху робота, а не залишається окремим сенсорним пристроєм. Це змінює спосіб, у який робот може реагувати на зміни у фізичному робочому просторі.
Технічний зір на роботизованій руці для неструктурованих середовищ
Система Inbolt використовує власні моделі ШІ разом із 3D-технічним зором у реальному часі для визначення придатних можливостей захоплення. Система не залежить від однієї заздалегідь визначеної точки захоплення. Вона може оцінювати різні доступні поверхні та визначати, як робот може наблизитися до компонента.
Це корисно, коли компоненти перекриваються, обертаються або відкривають різні поверхні від одного циклу до іншого. Замість явного програмування кожної можливої орієнтації система технічного зору оцінює поточну сцену та формує відповідну стратегію захоплення.
Заявлена продуктивність у виробництві становить менш ніж 1 секунду обробки на одне захоплення, а частка успішних захоплень у реальних виробничих середовищах сягає 95%.
Триетапна робота із замкненим контуром
Рішення використовує безперервний процес сприйняття та корекції, а не розглядає вибір деталей як послідовність ізольованих запрограмованих рухів.
1. Визначення поверхні, придатної для захоплення
Система 3D-технічного зору аналізує випадково розташовані компоненти та визначає доступну ділянку для захоплення. Робот може обирати різні підходи до захоплення відповідно до видимої геометрії деталі.
2. Локалізація деталі після захоплення
Після захоплення компонента роботом система технічного зору може повторно проаналізувати об’єкт і визначити його фактичне положення та орієнтацію. Це надає додаткову інформацію після початкового захоплення.
3. Коригування руху під час розміщення
Поки робот рухається до місця призначення, ШІ може безперервно уточнювати траєкторію на основі оновленого положення об’єкта. Ця можливість локалізації деталі в захваті допомагає компенсувати зміни, що виникли під час захоплення.
На мою думку, архітектура із замкненим контуром є одним із найважливіших технічних аспектів системи. Успішне захоплення не обов’язково означає завершення задачі сприйняття; перевірка деталі після захоплення дає роботу ще одну можливість скоригувати позиціонування перед розміщенням.
Зменшення обсягу стаціонарної інфраструктури технічного зору
Традиційна комірка для вибору деталей із контейнера може потребувати стаціонарних камер, розташованих над робочою зоною або навколо неї. Такі установки можуть створювати додаткові вимоги до механічного кріплення, калібрування, кабельної інфраструктури та налаштування.
Якщо одну камеру встановлено на роботизованій руці, та сама система технічного зору може переміщуватися між різними позиціями огляду. Це може зменшити обсяг спеціалізованого обладнання для технічного зору, необхідного в застосуваннях із кількома контейнерами або змінною конфігурацією робочого місця.
Така архітектура також робить систему технічного зору менш залежною від одного фіксованого ракурсу. Це може бути корисно, коли роботу потрібно оглядати компонент під різними кутами під час процесу вибору.
Міркування щодо продуктивності та виробництва
За даними Inbolt, систему впроваджено більш ніж на п’яти заводах, де вона забезпечила високі показники безперервної роботи та продуктивності. Компанія повідомляє про частку успішних захоплень до 95% і середній час обробки менш ніж одну секунду на одне захоплення.
Ці показники слід розглядати як специфічні для конкретного застосування, а не як універсальні характеристики продуктивності. Фактичні результати залежатимуть від таких чинників, як геометрія компонента, характеристики поверхні, завантаження контейнера, конфігурація робота, конструкція захвата, освітлення, вимоги до циклу та ступінь перекриття деталей.
Для промислових інженерів це розмежування є важливим. Продуктивність системи технічного зору зрештою слід оцінювати з урахуванням усієї роботизованої комірки, а не лише алгоритму технічного зору.
ШІ та оцінювання 3D-положення
Система працює на обладнанні NVIDIA та використовує моделі керування роботом на основі ШІ від Inbolt для оцінювання положення й коригування траєкторії в реальному часі.
Технічна мета полягає не просто у розпізнаванні об’єкта. Система має визначити, де розташований об’єкт, як він орієнтований, чи доступне фізичне захоплення та як робот має рухатися після вибору деталі.
Тому поєднання 3D-сприйняття, оцінювання положення, руху робота та керування зі зворотним зв’язком є важливішим, ніж розпізнавання зображень саме по собі.
Де ця архітектура може створити додаткову цінність
Такий підхід добре підходить для застосувань, у яких складно стандартизувати подачу деталей. Приклади включають випадково завантажені компоненти, контейнери, що можуть зміщуватися, змінну орієнтацію деталей і виробничі середовища, де потрібно працювати з компонентами різної геометрії.
Ще однією потенційною перевагою є розгортання на кількох станціях. Якщо ту саму архітектуру робота й технічного зору можна налаштувати для різних контейнерів і сімейств деталей, інженерні команди можуть зменшити обсяг спеціалізованої інфраструктури технічного зору, необхідної для кожного робочого місця.
Отже, з погляду автоматизації найцікавішою перевагою є не просто швидше вибирання деталей. Йдеться про можливість зменшити обсяг механічних і програмних зусиль, необхідних для підтримання продуктивності, коли фізичне середовище змінюється.
Інженерний погляд
Розвиток 3D-технічного зору на роботизованій руці відображає ширшу тенденцію у промисловій робототехніці: сприйняття дедалі тісніше інтегрується з рухом робота.
Традиційна автоматизація часто намагається усунути змінність за допомогою пристосувань, фіксованих положень камер, контрольованої подачі деталей і заздалегідь визначених траєкторій. Технічний зір на основі ШІ використовує протилежний підхід, даючи роботу змогу спостерігати більшу кількість варіацій і компенсувати їх за допомогою програмного забезпечення та зворотного зв’язку.
Це не усуває потреби в якісному механічному проєктуванні, виборі захвата, програмуванні робота чи інженерії процесу. Натомість це змінює місце, де обробляється частина складності. Для застосувань із по-справжньому змінною подачею деталей перенесення частини цієї складності від механічних обмежень до сприйняття та керування рухом у реальному часі може бути практичним інженерним компромісом.
Висновок
Рішення Inbolt для вибору деталей із контейнера демонструє, як 3D-технічний зір на роботизованій руці та ШІ можна поєднати з керуванням роботом із замкненим контуром для менш структурованих застосувань у сфері переміщення матеріалів. Заявлений час обробки менш ніж одну секунду, частка успішних захоплень до 95% і впровадження на кількох заводах свідчать про орієнтацію на виробниче використання, а не на лабораторні демонстрації.
Ключова технічна концепція полягає в безперервній взаємодії між сприйняттям і рухом робота: система спостерігає доступну можливість захоплення, перевіряє компонент після захоплення та за потреби коригує траєкторію розміщення. Такий підхід може стати адаптивнішою альтернативою архітектурам вибору деталей із контейнера, які значною мірою залежать від стаціонарних камер і заздалегідь визначених умов захоплення.
