Өнеркәсіпте жасанды интеллектпен жұмыс істейтін гуманоид роботтардың өрлеуі

Адамға ұқсас автоматтандыруға бағытталған индустриялық бетбұрыс

Өндірістік компаниялар роботтар оқшауланған бағдарламаланатын машиналар ретінде жұмыс істемейтін автоматтандырудың жаңа кезеңіне қадам басуда. Заманауи гуманоидты жүйелер жасанды интеллектіні, озық сезу технологияларын және бейімделмелі қозғалысты басқаруды біріктіріп, дәстүрлі роботтар істей алмайтын тәсілдермен өзгермелі өндірістік ортамен өзара әрекеттеседі.

Жаһандық еңбек тапшылығы, жеткізу тізбегінің тұрақсыздығы және өндіріс икемділігіне қойылатын талаптардың өсуі бекітілген реттіліктерді қайталаудың орнына тапсырмаларды үйрене алатын робототехника платформаларына инвестиция салуды жеделдетіп келеді. Бір кездері ғылыми фантастикаға тиесілі болған нәрсе қазір зауыттарда, қоймаларда және энергетикалық нысандарда практикалық инженерлік талқылауға айналуда.

1-сурет. Заманауи гуманоидты робототехника платформалары өнеркәсіптік қолданбаларға арналған жасанды интеллект арқылы қабылдауды, нақты уақыттағы қозғалысты басқаруды және епті механиканы біріктіреді.

Алғашқы механикалық тұжырымдамалардан интеллектуалды машиналарға дейін

«Robot» сөзі өндірістік мәдениетке қалай енді

«Robot» термині мәжбүрлі еңбекті білдіретін чехтің «robota» сөзінен шыққан. Бұл сөз Карел Чапек оны 1920 жылғы «R.U.R.» пьесасында қолданғаннан кейін әлемге кеңінен танылды. Бұл тұжырымдама индустриялық қоғамның механикаландырылған еңбектің адам жұмысын алмастыруына қатысты алаңдаушылығын көрсетті.

Бір ғасыр өткен соң өндірушілер басқа мақсатты көздейді. Бүгінгі робототехника әзірлеушілері, әсіресе қауіпті, қайталанатын немесе эргономика тұрғысынан күрделі міндеттерде адамдар мен машиналардың ынтымақтастығына назар аударады.

Алғашқы гуманоидты жүйелер жол ашты

Алғашқы гуманоидты машиналардың кейбірі 1920–1930 жылдары пайда болды. Herbert Televox және Elektro сияқты жүйелер электромеханикалық конструкцияларды пайдаланып, қарапайым өзара әрекеттесуді, қозғалысты және қоршаған ортаға бастапқы деңгейдегі жауап беруді көрсетті.

Заманауи стандарттар бойынша мүмкіндіктері шектеулі болғанымен, бұл өнертабыстар бүгінге дейін өзекті болып отырған іргелі идеяларды қалыптастырды: сезу, қашықтан байланыс, үйлесімді қозғалыс және машина көмегімен орындалатын еңбек.

2-сурет. Алғашқы гуманоидты роботтар заманауи жасанды интеллект жүйелері пайда болғанға дейін ондаған жыл бұрын машина көмегімен өзара әрекеттесу тұжырымдамасын енгізді.

Заманауи гуманоидты роботтар несімен ерекшеленеді

Жасанды интеллект қозғалысты басқаруды өзгертеді

Дәстүрлі өнеркәсіптік роботтар детерминистік бағдарламалау арқылы жұмыс істейді. Инженерлер қозғалыс траекторияларын, жұмыс шектерін және логикалық шарттарды алдын ала анықтайды. Гуманоидты робототехника жасанды интеллект модельдерін нақты уақыттағы басқару жүйелерімен біріктіру арқылы елеулі өзгеріс енгізеді.

Қатаң реттіліктерді орындаудың орнына гуманоидты роботтар ауызша нұсқауларды түсіндіре алады, нысандарды машиналық көру арқылы анықтайды және қоршаған орта өзгерістеріне қарай қозғалысын бейімдейді. Бұл икемділік олардың заманауи зауыттардағы пайдалылығын айтарлықтай арттырады.

Өнеркәсіптік автоматтандыру жеткізушілері бұл эволюцияға қажетті аппараттық негізді, әсіресе жоғары жылдамдықты контроллерлерді, үлестірілген енгізу/шығару модульдерін және сервожүйелерді дамытуды жалғастыруда. Қозғалыс қарқыны жоғары қолданбалар барған сайын көп осьті үйлестіруді синхронды түрде орындай алатын озық жетектер мен қозғалысты басқару платформаларына сүйенеді.

Atlas және бейімделмелі робототехниканың өрлеуі

Boston Dynamics және Toyota Research Institute жақында гуманоидты жүйелердің тілмен шартталған жасанды интеллект модельдерін пайдаланып, ұзақ уақытты қамтитын манипуляциялау міндеттерін қалай орындай алатынын көрсетті. Atlas табиғи тілдегі нұсқауларды өңдеп, дене қозғалысын және тапсырманың орындалуын нақты уақытта динамикалық түрде реттей алады.

Бұл мүмкіндік бекітілген роботтандырылған ұяшықтармен салыстырғанда үлкен ілгерілеуді білдіреді. Гуманоидты роботтарға ауқымды қайта бағдарламалау қажет болмайды: олар көрсетілімдер арқылы үйреніп, жұмыс барысында қозғалыс стратегияларын үздіксіз жетілдіре алады.

Негізгі архитектура тепе-теңдікті, нысандар туралы ақпаратты және қозғалыс дәлдігін бір мезгілде сақтау үшін жоғары жаңарту жиілігінде жұмыс істейтін машиналық көруді, проприоцепцияны және трансформерге негізделген жасанды интеллект модельдерін біріктіреді.

Жасанды интеллекті бар гуманоидты роботтардың аппараттық негізі

Нақты уақыттағы өңдеу және сенсорлық деректерді біріктіру

Гуманоидты роботтарға қозғалыс кері байланысын, көру деректерін, айналу моментін есептеуді және жасанды интеллект қорытындысын бір мезгілде өңдеу үшін орасан зор есептеу қуаты қажет. Заманауи жүйелер графикалық процессорларды, өнеркәсіптік процессорларды, шеткі жасанды интеллект жеделдеткіштерін және киберқауіпсіздікке бағытталған микроконтроллерлерді біріктіреді.

Жартылай өткізгіш компаниялар мен робототехника әзірлеушілері арасындағы серіктестіктер қазір энергия тиімділігі мен кідірісі төмен басқару архитектураларына баса назар аударады. Бұл жүйелер күрделі жасанды интеллект жүктемелерін басқара отырып, детерминистік жауап беру уақытын қамтамасыз етуі тиіс.

Дәл қозғалыс неліктен маңызды

Гуманоидты роботтардың тұрақты қозғалысы жоғары деңгейде үйлестірілген сервожүйелерге, қозғалтқышты басқарудың озық алгоритмдеріне және дәл кері байланыс құрылғыларына тәуелді. Өрістік бағдарланған басқару алгоритмдері қозғалыс кезінде дірілді және механикалық тұрақсыздықты азайта отырып, айналу моментінің шығысын тұрақтандыруға көмектеседі.

Өнеркәсіптік орта қозғалтқыштарды, мойынтіректерді және айналмалы машиналарды бақылау үшін болжамды техникалық қызмет көрсету жүйелеріне әлдеқашан сүйенеді. Осыған ұқсас бақылау стратегиялары дірілді талдау және нақты уақыттағы диагностика арқылы робототехника сенімділігін де арттырып келеді. Бұл тәсілдер әдетте Bently Nevada машиналарды бақылау шешімдерімен байланысты технологияларды пайдаланады.

Гуманоидты роботтар ең үлкен әсер ететін салалар

Өндіріс және материалдарды өңдеу

Гуманоидты роботтар жұмыс кеңістігі бекітілген автоматтандыруға емес, бастапқыда адамдарға арналып жобаланған нысандарда зор әлеуетке ие. Қоймалар, құрастыру зауыттары және логистикалық тораптар оларды енгізудің негізгі нысандары болып қала береді.

Бұл роботтар инфрақұрылымды ауқымды түрде қайта жобаламай-ақ, қайталанатын тасымалдау міндеттерін, станоктарға қызмет көрсетуді, орау операцияларын және қауіпті материалдарды өңдеуді орындай алады.

Энергетика, коммуналдық қызметтер және қауіпті операциялар

Электр энергиясын өндіру нысандары, теңіздегі платформалар және химия зауыттары да гуманоидты робототехника үшін үлкен мүмкіндіктер ұсынады. Жасанды интеллекті бар жүйелер қауіпті аймақтарды тексере алады, клапандарды басқарады, діріл деректерін жинайды және төтенше жағдайларға ден қою кезінде көмек көрсете алады.

Өнеркәсіптік киберқауіпсіздік талаптары артқан сайын гуманоидты роботтар операциялық технология желілері мен нақты уақыттағы автоматтандыру инфрақұрылымын қорғайтын қауіпсіз басқару архитектураларында жұмыс істеуі тиіс.

Өнеркәсіп әлі де елеулі қиындықтарға тап болуда

Қарқынды ілгерілеуге қарамастан, гуманоидты робототехника әлі де күрделі инженерлік кедергілерге тап болып отыр. Батарея мүмкіндіктерінің шектеулілігі, механикалық беріктік, жасанды интеллект қауіпсіздігін растау және адамдармен сенімді өзара әрекеттесу өнеркәсіпте ауқымды енгізу үшін шешілмеген мәселелер болып қала береді.

Құн да маңызды фактор болып отыр. Қазір жоғары деңгейлі гуманоидты платформаларға қымбат атқарушы механизмдер, сенсорлар, процессорлар және бағдарламалық жасақтаманы біріктіру жұмыстары қажет, ал көптеген нысандар оларды экономикалық тұрғыдан ақтай алмайды.

Алайда әзірлеу қарқыны үдей түсуде. Жартылай өткізгіштерді жеткізушілер, автоматтандыру компаниялары, робототехника фирмалары және жасанды интеллект компаниялары гуманоидты жүйелерді ұзақ мерзімді стратегиялық нарық ретінде барған сайын көбірек қарастыруда.

Өнеркәсіптік автоматтандыру үшін шешуші кезең

Гуманоидты робототехника енді жай ғана тәжірибелік демонстрация емес. Жасанды интеллектінің, машиналық көрудің, өнеркәсіптік желілердің және озық қозғалыс жүйелерінің тоғысуы бұл платформаларды нақты өнеркәсіптік құндылыққа жақындатып келеді.

Ең маңызды өзгеріс олардың сыртқы келбетінде емес. Нақты серпіліс — бейімделу қабілетінде. Зауыттарға өзгермелі жағдайларды түсіндіре алатын, жұмысшылармен бірлесіп әрекет ететін және ауқымды қайта бағдарламалаусыз жаңа операцияларды үйренетін жүйелер барған сайын қажет болуда.

Алдағы онжылдықта табысты гуманоидты роботтар алдымен еңбек тапшылығы, қауіпті жағдайлар және операциялық икемділік өлшенетін экономикалық құндылық қалыптастыратын мамандандырылған өнеркәсіптік міндеттерде пайда болуы ықтимал. Сенімділік, энергия тиімділігі және жасанды интеллектімен қауіпсіз өзара әрекеттесу мәселелерін шешетін компаниялар өнеркәсіптік автоматтандырудың келесі буынын қалыптастырады.

Автор: Daniel Mercer | Өнеркәсіптік жүйелер жөніндегі аға тілші

Daniel Mercer өнеркәсіптік автоматтандыру, робототехниканы интеграциялау және қозғалысты басқару жүйелері тақырыптарын 14 жылдан астам уақыт бойы жазып келеді. Оның тәжірибесіне Siemens қозғалыс платформалары, ABB робототехника жүйелері, Emerson өнеркәсіптік бақылау шешімдері және энергетика мен ауыр өнеркәсіп салаларындағы ауқымды өндірістік автоматтандыру жобаларын қамтитын далалық инженерлік жұмыстар кіреді.