Skip to main content

Objektų rinkimas: Tikras iššūkis robotams

Ines Ugalde Diaz | Siemens Metų Išradėjai | Naujokas

Yra užduočių, kurios yra lengvos žmonėms, bet tikrai sunkios robotams, ir objektų paėmimas iš talpų yra viena iš tokių užduočių. Pavyzdžiui, robotai turi gebėti paimti vieną detalę iš talpos, kurioje yra nerūšiuota, chaotiškai išdėstyta atskirų detalių krūva, pavyzdžiui, siuntinių krūva.

Ines Ugalde Diaz ir jos komanda Berklyje (JAV) jau daugiau nei šešerius metus kuria robotų valdymo sistemas ir iki šiol pateikė daugiau nei 40 išradimų. Ines buvo pagerbta kaip 2024 Metų Išradėja Naujokų kategorijoje už objektų paėmimo iš talpų sprendimą, kurį galima lanksčiai modifikuoti skirtingiems robotų griebimo įrankiams. Būtent šis išradimas buvo pasirinktas todėl, kad jis pasitarnauja kaip naujos kartos Siemens SIMATIC Robot Pick AI pagrindas. Pick AI buvo pristatytas daugybėje parodų, įskaitant šių metų Hanoverio mugę Vokietijoje 2024 m. pavasarį.

Griebimas vakuumu

Žmogus stovi priešais baltą lentą, pilną diagramomų ir ranka rašytų užrašų, susijusių su 3D objektų atpažinimu ir reitingavimu.

Daugelis robotų griebia sukurdami vakuumą. Savo rankos gale – vadinamajame galiniame efektoriuje – robotai naudoja vieną ar daugiau siurbtukų, kad pritaikytų vakuumą griebiamam objektui. Kad tai padarytų, siurbtukai turi atsidurti ant optimaliai plokščio, lygaus ir neporėto paviršiaus. Yra daug įvairių dydžių ir formų siurbtukų pagalvėlių variantų, su stačiakampiu arba kvadratiniu pagrindu ir su vienu ar daugiau siurbtukų.

“Mūsų naujas išradimas palengvina įvairaus dydžio ir išdėstymo siurbimo griebtuvų naudojimą. Klientas turi nuspręsti, ko nori“, - sako Ines. “Tai iš tikrųjų labai unikalus mūsų produkto aspektas, kuris išskiria mus iš visų konkurentų.”

Matymas per chaosą

Dėžės chaose atskiros detalės guli viena ant kitos atsitiktinėmis erdvinėmis orientacijomis. Robotas pirmiausia turi atpažinti struktūrą šiame chaose: Jis turi nustatyti, kur detalė prasideda ir kur ji baigiasi, ir suprasti, kaip ji yra išsidėsčiusi, kad surastų vietą, kurioje galėtų gerai suimti. Reikiamus duomenis – dabartinį dėžės vaizdą – pateikia 3D kamera. DI algoritmai, kurie buvo apmokyti atskirti atskirus objektus šiuose vaizduose, sukuria pagrindą roboto rankos valdymui.

Standartinės programinės įrangos tobulinimas

Apdovanotas išradimas remiasi scenos supratimu, ypač atskiriant dėžę ir atskirus objektus. Tai paprastai vadinama egzempliorių segmentacija, standartine mašininio mokymosi ir kompiuterinės regos problema. Šiai užduočiai jau yra daug iš anksto apmokytų modelių, kuriems buvo naudingas apmokymas su milijonais pavyzdžių. Jie yra geri, bet pernelyg bendriniai ir daro klaidų paėmimo iš dėžės scenarijuose. Ines ir jos grupė pagerino šių standartinių sprendimų našumą iki patenkinamo lygio, papildomai apmokydami juos su specifiniais duomenų rinkiniais: pavyzdžiui, realaus pasaulio duomenimis iš esamų Pick AI robotizuotų celių.

Žmogus dirba prie stalo su dviem kompiuterio monitoriais, rodančiais kodą, o pirmame plane matoma roboto ranka.

Duomenų dalijimasis didesniam našumui

Ranka rodo į kompiuterio ekraną, kuriame matomas spalvingas skaitmeninis vaizdas su žalia varnele, nurodančia sėkmingą apdorojimą.

"Mūsų sprendimas skirtas veikti bet kurio kliento objekte, nes mes jį apmokėme naudodami didžiulius duomenų rinkinius tiek iš sintetinių, tiek iš realaus pasaulio šaltinių", sako Ines. "Jis tikrai puikiai susidoroja su dėžėmis, buteliais ir maišeliais, taip pat jei detalė yra įvyniota į plastikinę plėvelę. Iš esmės klientai neturėtų pastebėti jokio veikimo pablogėjimo, bet jei taip nutiktų, jie gali leisti modeliams mokytis iš savo nesėkmių. Tai yra mūsų produkto strategijos dalis. Mes ruošiamės priimti didelio masto duomenų rinkinius iš robotų parkų į Siemens debesį, kuris turi galimybę pasinaudoti nesėkmės atveju, kad mūsų produktas taptų geresnis – ne tik vienam klientui, bet ir visiems klientams, kurie sutinka dalytis duomenimis." Patobulinimai lemia ne tik našumo padidėjimą, bet ir naujų naudojimo atvejų atskleidimą. "Mes parodėme, kad su minimaliomis pastangomis galime modifikuoti programinę įrangą, kad ji prisiimtų visiškai naujus naudojimo atvejus, įskaitant robotizuotą depaletavimą", aiškina Ines. Pick AI yra naujai įdiegtos robotizuotos depaletavimo celės viename iš Siemens gamybinių sandėlių Erlangene, Vokietijoje, pagrindas. Duomenų dėka komanda plečia robotizuoto manipuliavimo ribas.