Skip to main content
Αυτή η σελίδα εμφανίζεται με χρήση αυτόματης μετάφρασης. Προβολή στα Αγγλικά;
Μια ρομποτική λαβή με βεντούζες κρατά ένα μικρό κουτί από χαρτόνι ενώ ρυθμίζεται από ένα άτομο.

Συλλογή κάδων: Μια πραγματική πρόκληση για τα ρομπότ

Ines Ugalde Diaz | Οι εφευρέτες της χρονιάς της Siemens | Νεοφερμένος

Υπάρχουν εργασίες που είναι εύκολες για τον άνθρωπο αλλά πραγματικά δύσκολες για τα ρομπότ, και η συλλογή κάδων είναι μία από αυτές τις εργασίες. Για παράδειγμα, τα ρομπότ πρέπει να είναι σε θέση να διαλέξουν ένα μόνο μέρος από έναν κάδο που περιέχει ένα μη ταξινομημένο, χαοτικά διατεταγμένο σωρό μεμονωμένων τμημάτων όπως ένας σωρός δεμάτων.

Η Ines Ugalde Diaz και η ομάδα της στο Berkeley (ΗΠΑ) αναπτύσσουν συστήματα ελέγχου ρομπότ για περισσότερα από έξι χρόνια και έχουν κάνει πάνω από 40 εφευρέσεις μέχρι στιγμής. Η Ines τιμήθηκε ως Εφευρέτης της Χρονιάς 2024 στην κατηγορία Newcomer για μια λύση συλλογής κάδων που μπορεί να τροποποιηθεί ευέλικτα για διαφορετικά εργαλεία λαβής ρομπότ. Η συγκεκριμένη εφεύρεση επιλέχθηκε επειδή χρησιμεύει ως ο σπόρος της επόμενης γενιάς του Siemens SIMATIC Robot Pick AI. Το Pick AI έχει εμφανιστεί σε πολλές εμπορικές εκθέσεις, συμπεριλαμβανομένης της φετινής έκθεσης του Ανόβερου στη Γερμανία την άνοιξη του 2024.

Σπάσιμο με κενό

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

Πολλά ρομπότ πιάνουν δημιουργώντας ένα κενό. Στο τέλος του βραχίονα τους - αυτό που ονομάζεται τελικός τελεστής - τα ρομπότ χρησιμοποιούν μία ή περισσότερες βεντούζες για να ασκήσουν κενό στο αντικείμενο που πρόκειται να πιαστεί. Για να γίνει αυτό, οι βεντούζες πρέπει να προσγειωθούν σε μια βέλτιστη, επίπεδη, λεία και μη πορώδη επιφάνεια. Υπάρχουν πολλές παραλλαγές των μαξιλαριών αναρρόφησης σε διαφορετικά μεγέθη και σχήματα, με ορθογώνια ή τετράγωνη βάση και με μία ή περισσότερες βεντούζες.

«Η νέα μας εφεύρεση διευκολύνει τη χρήση λαβών αναρρόφησης σε μεταβλητά μεγέθη και ρυθμίσεις. Εναπόκειται στον πελάτη να αποφασίσει τι θέλει», λέει ο Ines. «Αυτή είναι στην πραγματικότητα μια πολύ μοναδική πτυχή του προϊόντος μας που μας διαφοροποιεί από όλους τους ανταγωνιστές».

Βλέποντας μέσα από το χάος

Στο χάος ενός κάδου, τα μεμονωμένα μέρη βρίσκονται το ένα πάνω στο άλλο σε τυχαίους χωρικούς προσανατολισμούς. Το ρομπότ πρέπει πρώτα να αναγνωρίσει τη δομή σε αυτό το χάος: Πρέπει να προσδιορίσει πού ξεκινά ένα μέρος και πού τελειώνει και να καταλάβει πώς είναι τοποθετημένο για να βρει ένα μέρος όπου μπορεί να πιάσει καλά. Τα απαραίτητα δεδομένα - η τρέχουσα προβολή του κουτιού - παρέχονται από μια κάμερα 3D. Οι αλγόριθμοι AI που έχουν εκπαιδευτεί να διαφοροποιούν τα μεμονωμένα αντικείμενα σε αυτές τις εικόνες θέτουν τις βάσεις για τον έλεγχο του βραχίονα του ρομπότ.

Βελτίωση τυποποιημένου λογισμικού

Η βραβευμένη εφεύρεση βασίζεται στην κατανόηση της σκηνής, ιδιαίτερα στη διάκριση του κάδου και των μεμονωμένων αντικειμένων. Αυτό συνήθως αναφέρεται ως «κατάτμηση περιπτώσεων», ένα τυπικό πρόβλημα στη μηχανική μάθηση και την όραση του υπολογιστή. Υπάρχουν ήδη πολλά προκαταρτισμένα μοντέλα για αυτό το έργο που έχουν επωφεληθεί από την εκπαίδευση σε εκατομμύρια παραδείγματα. Είναι καλοί, αλλά είναι πολύ γενικοί, και κάνουν λάθη σε σενάρια επιλογής δεμάτων. Η Ines και η ομάδα της βελτίωσαν την απόδοση αυτών των τυποποιημένων λύσεων σε ικανοποιητικά επίπεδα δίνοντάς τους μια επιπλέον εκπαίδευση σε συγκεκριμένα σύνολα δεδομένων: για παράδειγμα, δεδομένα πραγματικού κόσμου από υπάρχοντα ρομποτικά κύτταρα Pick AI.

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

Κοινή χρήση δεδομένων για καλύτερη απόδοση

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

«Η λύση μας προορίζεται να λειτουργήσει σε οποιαδήποτε τοποθεσία πελάτη, επειδή την εκπαιδεύσαμε σε τεράστια σύνολα δεδομένων τόσο από συνθετικές όσο και από πραγματικές πηγές», λέει ο Ines. «Τα πάει πολύ καλά σε κουτιά, μπουκάλια και σακούλες, και επίσης εάν το μέρος έρχεται τυλιγμένο σε πλαστικό φύλλο. Κατ 'αρχήν, οι πελάτες δεν πρέπει να βλέπουν καμία λειτουργική υποβάθμιση, αλλά αν το κάνουν, μπορούν να επιτρέψουν στα μοντέλα να μάθουν από τις αποτυχίες τους. Αυτό είναι μέρος της στρατηγικής μας για το προϊόν. Ετοιμαζόμαστε να εισάγουμε σύνολα δεδομένων μεγάλης κλίμακας από στόλους ρομπότ στο cloud της Siemens, το οποίο έχει τη δυνατότητα να αξιοποιήσει μια περίπτωση αποτυχίας για να βελτιώσει το προϊόν μας - όχι μόνο για έναν πελάτη, αλλά για όλους τους πελάτες που συμφωνούν στην κοινή χρήση δεδομένων». Οι βελτιώσεις όχι μόνο οδηγούν σε κέρδη απόδοσης αλλά και στην αποκάλυψη νέων περιπτώσεων χρήσης. «Έχουμε δείξει ότι με ελάχιστη προσπάθεια μπορούμε να τροποποιήσουμε το λογισμικό για να αναλάβουμε εντελώς νέες περιπτώσεις χρήσης, συμπεριλαμβανομένης της ρομποτικής αποπαλετοποίησης», εξηγεί ο Ines. Το Pick AI βρίσκεται στον πυρήνα ενός πρόσφατα αναπτυγμένου ρομποτικού κελιού αποπαλετοποίησης σε μια από τις παραγωγικές αποθήκες της Siemens στο Erlangen της Γερμανίας. Χάρη στα δεδομένα, η ομάδα ξεπερνά τα σύνορα της ρομποτικής χειραγώγησης.