日期:2020/07/25   IAE 報導

AI機器人的五大感知器官!

如今,看到了機器人行業發展的瓶頸,即隨著場景的延伸,對機器人提出了更柔性化、高速度、高精度的需求。 針對這些問題,將目光放在了LDV激光測振儀和3D視覺傳感上,希望藉著這類產品的組合解決方案能讓機器人朝著智能化、柔性化、精準化邁出更大 一步,而舜宇或許也將藉助這個不起眼的零部件,作為配角再次攀登上另一個高峰。

 機器人的五大感知器官

 為什麼要通過LDV激光測振儀加3D視覺傳感來實現? 舜宇意識到,每一個從事機器人生產、研究或者應用的人,都無不為人類自身的神奇而感慨,感慨的原因大多來自於人類的五大感知器官視覺、味覺、嗅覺、聽覺、觸覺,共同促使 人類能在更多的應用場景下完美而精細地完成工作。 而想要用機器人取代人類完成大部分工作,無論是讓機器人去進行簡單重複精度高的工種,還是想讓機器人真正能走進千家萬戶,最大的阻礙往往都是在於如何讓機器人擁有和人類 一般的感知系統,只有具備了更高級別的感知,機器人才能更加柔性,更易交互,也更容易精細化。 機器視覺和傳感器的應用就使得機器人的發展邁出了關鍵一步,人的五大感知器官與機器人感知器官對應的就是傳統的光學圖像傳感器,力傳感器等,具有視覺和力傳感器的機器人能夠看見,能夠 以較慢速度和物體接觸,能觸碰更細微的表面,這使得其更加容易和人類進行交互。 
在目前,3D視覺技術一度被公認為是具備提昇機器人能力、擴充應用場景的關鍵,其原理主要利用光學成像,結構光、ToF三種原理,使得機器人能夠以一種三維的形態“看見” 和理解事物,從而讓機器人具備更高的能動性,集成商讓機器人看見物體的同時與力傳感器等進行結合,以此讓機器人能夠完成較為基礎的柔性化生產和更多應用。
 目前視覺感知系統在人臉識別、服務機器人、物體識別領域已經開始大量應用,但新的問題出現了,視覺和力傳感器沒有辦法讓機器人在更高精度、高速度上一個台階,更別談超越 人類,這就使得機器人在醫療、超精密加工等行業的表現並不盡如人意,更遑論機器人超越人進行更高柔性化的作業,以及最終與人類在生活中進行交互。

激光測振傳感將打破界限

 如今在機器人下游應用領域,已經有企業發現了單純的視覺、力覺等檢測方式存在的瓶頸問題,例如機床刀具磨損診斷、電機生產線振動監測與診斷,壓縮機的生產線,電力蓄電機超聲波檢測等 場景下對於監測都有應用需求,但因為這些行業的機器換人需求點主要集中在質量檢驗、噪聲監測、定位導航精度判斷、測量識別、機器維護,這些需求往往無法通過視覺和力覺等物體 表面檢測完成,對於質量的高精度要求往往只能還是通過人工進行,這使得這些場景下企業很難進行機器人的換代,同時也難以獲取產品數據,無法實現更好的產線數據化升級。 但在目前工業4.0大環境下,各大企業對於產品數據的重視度都在不斷提高,企業紛紛開始考慮如何為了實現這類產品生產過程全自動化檢測,將檢測數據云存儲,形成檢測數據庫,完成 產品數據可追溯以及實現數字化檢測升級,提高產品生產檢驗效率,一部分企業開始將目光對準了激光測振儀。 激光測振原理是在視覺基礎上更進一步,其是利用非接觸測量方式,將激光多幅頻率的原理與激光干涉技術提取物體振動速度原理結合,利用外差干涉使得物體運動精度達到納米級, 從而以此突破人類所能看到聽見的極限。 這為智能製造、電力系統巡檢機器人、交通運輸以及醫療等高精密度的場景都提供了另​​外一種可行新思路。

 在目前,許多機器人頭部生產企業已經開始嘗試將舜宇光學的LDV應用在工業機器人的檢測中,用以整機性能監控、機械環境試驗、噪聲試驗、核心零部件減速機的精度試驗、電機 伺服系統測試等。 因此,舜宇十分看好LDV激光測振傳感配合3D視覺傳感在機器人上的應用,3D視覺傳感和LDV激光測振傳感基於本身特性,能使得機器人真正具備高精度、高速度、非 接觸感知的特點,這使得激光測振傳感能夠在工業產品、設備質量識別領域獲得大量應用,舜宇認為,LDV激光測振傳感與3D視覺的結合,將是人類視覺、聽覺、觸覺三 種感官的延伸,也將成為未來機器人最後一公里更大規模應用的核心。
 
應用愈發廣泛

現如今,一部分領先的專家學者也意識到,智能製造在生產過程中對工位本質和產品零部件本身的檢測非常重要,在智能製造檢測是最後一公里。 同時如今AI機器人之所以存在的重複定位精度低、故障率高等問題,原因往往是由於減速機等核心零部件的精度不夠,耦合存在肉眼不可見的細微間隙,才在長時間運轉中出現磨損嚴重 、噪聲等情況。 這些問題使得核心零部件無論是在壽命還是精度都與國外存在一定差距,因此AI機器人各個核心部件動態精度如何提升、運行振動怎麼減少,成了目前公認解決核心零部件問題的關鍵。 但傳統振動噪聲監控受環境影響大,為了解決傳統振動噪聲監控方法的缺點,部分高校和企業開始嘗試採用非接觸的LDV激光測振與3D視覺傳感的多傳感融合及智能機器人技術,為 智能製造領域提供更完善的解決方案。 借助激光測振儀兼具視覺、聽覺、觸覺集一體的強大特性,能很好檢測出人工肉眼感知不到的細微差距,確保核心零部件的出產穩定性,幫助企業分辨出核心零部件之間 存在的振動速度、位移、頻率的細微差距,從而使得機器人在精度和壽命上能夠更進一步,核心零部件的問題也逐漸能因此得到解決。 同時,因為激光測振具有非接觸、遠距離、高精度、高靈敏度和高頻優點,同時能適用於高溫環境各種材料,而且不受環境的電子乾擾的影響,因此,激光測振儀更 是使得智能巡檢機器人有了更好的表現。 應用激光測振儀的智能巡檢機器人測距範圍可以到300米,速度可以能從靜態一直到每秒幾十米的移動物體,分辨率可以達到15PM或者更高。  

知名的電力巡檢機器人上市企業就將舜宇激光測振儀和巡檢機器人的結合,能實現對電廠泵組實現非接觸式的檢測方式,提高測量精度和效率。 通過將激光測振儀安裝在巡檢機器人小車,還能實現機器人自動定位測量點以及自動數據採集,這相對效率較低的人工定位,無疑更具實用價值。 同時,通過激光測振儀,電力巡檢機器人也能夠完成軸類轉動機構振動的直接測量,相對於接觸式的間接測量,通過激光測振儀獲取的數據精度能夠顯著提升。

除此之外,舜宇光學針對目前非常火熱的5G智能機器人,也正在嘗試通過激光測振儀做機器人物聯網感知光電健康診斷平台,平台以激光測振3D視覺為核心部件,能結合其他聲音 、振動、溫度、多種感覺在5G物聯網上採集大量的數據進行AI人工智能分析,對設備狀態進行進一步提出改善方案,目前在智能製造機器人、電機系統、交通、醫療上都實現了更多 的可能性。