Skip to main content
K zobrazení této stránky byl použit automatický překlad. Chcete ji raději zobrazit v angličtině?

Vybírání koše: Skutečná výzva pro roboty

Ines Ugalde Diaz | Vynálezci roku Siemens | Nováček

Existují úkoly, které jsou pro člověka snadné, ale pro roboty opravdu obtížné, a vychystávání koše je jedním z těchto úkolů. Například roboti musí být schopni vybrat jednu část z koše obsahující netříděnou, chaoticky uspořádanou hromadu jednotlivých dílů jako hromadu balíků.

Ines Ugalde Diaz a její tým v Berkeley (USA) vyvíjejí robotické řídicí systémy již více než šest let a dosud provedli více než 40 vynálezů. Společnost Ines byla oceněna jako vynálezce roku 2024 v kategorii nováček za řešení pro vychystávání košů, které lze flexibilně upravit pro různé uchopovací nástroje robotů. Tento konkrétní vynález byl vybrán, protože slouží jako semeno nové generace Siemens SIMATIC Robot Pick AI. Pick AI byl představen na mnoha veletrzích, včetně letošního veletrhu v Hannoveru v Německu na jaře 2024.

Uchopení vakuem

A person is standing in front of a whiteboard covered with diagrams and handwritten notes related to 3D object recognition and ranking.

Mnoho robotů se uchopí vytvořením vakua. Na konci své paže - tomu, čemu se říká koncový efektor - roboti používají jednu nebo více přísavek, aby vyvíjely vakuum na předmět, který má být uchopen. K tomu musí přísavky přistát na optimálně, rovném, hladkém a neporézním povrchu. Existuje mnoho variant přísavek v různých velikostech a tvarech, s obdélníkovou nebo čtvercovou základnou a s jedním nebo více přísavkami.

„Náš nový vynález usnadňuje použití sacích chapadel v různých velikostech a uspořádáních. Je na zákazníkovi, aby se rozhodl, co chce, „říká Ines. „To je vlastně velmi jedinečný aspekt našeho produktu, který nás odlišuje od všech konkurentů.“

Vidět skrz chaos

V chaosu koše leží jednotlivé části na sobě v náhodných prostorových orientacích. Robot musí nejprve rozpoznat strukturu v tomto chaosu: Musí identifikovat, kde část začíná a kde končí, a pochopit, jak je umístěna, aby našel místo, kde se může dobře uchopit. Potřebná data — aktuální pohled na krabici — poskytuje 3D kamera. Algoritmy AI, které byly vyškoleny k rozlišení jednotlivých objektů na těchto obrázcích, položily základy pro ovládání ramene robota.

Vylepšení standardního softwaru

Oceněný vynález staví na základě porozumění scéně, zejména rozlišování koše a jednotlivých předmětů. Toto se obvykle označuje jako „segmentace instancí“, což je standardní problém ve strojovém učení a počítačovém vidění. Pro tento úkol již existuje mnoho předem vyškolených modelů, které těžily ze školení na milionech příkladů. Jsou dobří, ale jsou příliš obecní a dělají chyby ve scénářích výběru bin-pick. Ines a její skupina zlepšili výkon těchto standardních řešení na uspokojivou úroveň tím, že jim poskytli další školení o konkrétních souborech dat: například skutečných dat ze stávajících robotických buněk Pick AI.

A person is working at a desk with two computer monitors displaying code and a robotic arm visible in the foreground.

Sdílení dat pro lepší výkon

A hand is pointing at a computer screen showing a colorful digital image with a green checkmark indicating successful processing.

„Naše řešení je určeno pro práci na jakémkoli místě zákazníka, protože jsme ho vyškolili na rozsáhlých souborech dat ze syntetických i reálných zdrojů,“ říká Ines. „Funguje to opravdu dobře na krabicích, lahvích a taškách, a také pokud je součást zabalená do plastové fólie. Zákazníci by v zásadě neměli vidět žádné provozní zhoršení, ale pokud ano, mohou umožnit modelům poučit se ze svých selhání. To je součást naší strategie pro produkt. Připravujeme se na přijetí rozsáhlých datových sad z flotily robotů do cloudu Siemens, který má schopnost využít případu selhání k vylepšení našeho produktu — nejen pro jednoho zákazníka, ale pro všechny zákazníky, kteří se dohodnou na sdílení dat.“ Vylepšení vedou nejen ke zvýšení výkonu, ale také k odhalení nových případů použití. „Ukázali jsme, že s minimálním úsilím můžeme software upravit tak, aby převzal zcela nové případy použití, včetně robotické depaletizace,“ vysvětluje Ines. Pick AI je jádrem nově nasazené robotické depaletizační buňky v jednom z výrobních skladů Siemens v německém Erlangenu. Díky datům tým posouvá hranice robotické manipulace.