Өнеркәсіпте жасанды интеллектпен жабдықталған гуманоид роботтардың өсуі

Адамға ұқсас автоматтандыруға индустриялық итермелеу

Өндірістік компаниялар роботтар енді оқшауланған бағдарламаланатын машиналар ретінде жұмыс істемейтін автоматтандырудың жаңа кезеңіне аяқ басуда. Қазіргі заманғы адам тәрізді жүйелер жасанды интеллект, жетілдірілген сезу және бейімделгіш қозғалыс басқаруын біріктіріп, дәстүрлі роботтар жасай алмайтын динамикалық өндірістік ортада әрекеттеседі.

Жаһандық еңбек тапшылығы, жабдықтау тізбегінің тұрақсыздығы және өндірістің икемділігіне қойылатын талаптардың өсуі тапсырмаларды қайталаудың орнына үйренуге қабілетті робототехника платформаларына инвестицияларды жеделдетуде. Бұрын ғылыми фантастикаға жататын нәрсе қазір зауыттарда, қоймаларда және энергетикалық нысандарда практикалық инженерлік талқылауға айналуда.

1-сурет. Қазіргі адам тәрізді робототехника платформалары өнеркәсіптік қолданбалар үшін ЖИ қабылдауы, нақты уақыттағы қозғалыс басқаруы және икемді механиканы біріктіреді.

Ерте механикалық тұжырымдамалардан ақылды машиналарға дейін

«Робот» сөзі қалай өндірістік мәдениетке енді

«Робот» термині чех тіліндегі «robota» сөзінен шыққан, ол мәжбүрлі еңбекті білдіреді. Бұл сөз 1920 жылы Карел Чапектің «R.U.R.» пьесасында енгізілгеннен кейін әлемге танымал болды. Бұл тұжырымдама индустриялық қоғамның механикаланған еңбек адамның жұмысын алмастыруы туралы алаңдаушылығын көрсеткен.

Бір ғасырдан кейін өндірушілер басқа мақсатты көздейді. Қазіргі робототехника жасаушылары, әсіресе қауіпті, қайталанатын немесе эргономикалық қиын тапсырмаларда, адамдар мен машиналардың ынтымақтастығына назар аударады.

Ерте адам тәрізді жүйелер есікті ашты

Ең алғашқы адам тәрізді машиналардың кейбірі 1920-1930 жылдары пайда болды. Герберт Телевокс және Электро сияқты жүйелер электромеханикалық жобаларды пайдаланып, алғашқы өзара әрекеттесу, қозғалыс және негізгі қоршаған ортаға жауап беру мүмкіндіктерін көрсетті.

Қазіргі стандарттар бойынша шектеулі болғанымен, бұл өнертабыстар бүгінгі күнге дейін маңызды идеяларды қалыптастырды: сезу, қашықтан байланыс, үйлестірілген қозғалыс және машина көмегімен еңбек.

2-сурет. Ерте адам тәрізді роботтар заманауи ЖИ жүйелері пайда болмас бұрын машина көмегімен өзара әрекеттесу тұжырымдамасын енгізді.

Қазіргі адам тәрізділердің ерекшелігі неде

Жасанды интеллект қозғалыс басқаруын өзгертеді

Дәстүрлі өндірістік роботтар детерминистік бағдарламалау арқылы жұмыс істейді. Инженерлер қозғалыс жолдарын, жұмыс шектерін және логикалық шарттарды алдын ала анықтайды. Адам тәрізді робототехника ЖИ модельдерін нақты уақыттағы басқару жүйелерімен біріктіру арқылы үлкен өзгеріс енгізеді.

Қатаң реттіліктерді орындаудың орнына, адам тәрізділер ауызша нұсқауларды түсініп, машина көру арқылы объектілерді анықтап, қоршаған орта өзгерістеріне сәйкес қозғалысты бейімдей алады. Бұл икемділік олардың қазіргі зауыттардағы жұмыс құндылығын айтарлықтай арттырады.

Өндірістік автоматтандыру жабдықтаушылары бұл эволюцияға қажетті аппараттық негізді, әсіресе жоғары жылдамдықты контроллерлер, таралған енгізу/шығару және сервожүйелерді кеңейте береді. Қозғалысқа бай қолданбалар синхрондалған көп осьті үйлестіру қабілеті бар жетілдірілген қозғалтқыштар мен қозғалыс басқару платформаларына тәуелді болуда.

Atlas және бейімделгіш робототехниканың көтерілуі

Boston Dynamics пен Toyota Research Institute жақында адам тәрізді жүйелердің тілге негізделген ЖИ модельдерін пайдаланып ұзақ мерзімді манипуляция тапсырмаларын орындай алатынын көрсетті. Atlas табиғи тілдегі сұраныстарды өңдеп, дене қозғалысы мен тапсырманы нақты уақытта динамикалық түрде реттей алады.

Бұл мүмкіндік бекітілген роботтық ұяшықтарға қарағанда үлкен жетістік. Ұзақ қайта бағдарламалауды қажет етпей, адам тәрізділер көрсетілімнен үйреніп, операция барысында қозғалыс стратегияларын үздіксіз жетілдіре алады.

Негізгі архитектура машина көру, проприоцепция және жоғары жаңарту жиілігінде жұмыс істейтін трансформер негізіндегі ЖИ модельдерін біріктіріп, тепе-теңдік, объектіні тану және қозғалыс дәлдігін бір уақытта қамтамасыз етеді.

ЖИ адам тәрізділерінің аппараттық жабдығы

Нақты уақыттағы өңдеу және сенсорларды біріктіру

Адам тәрізді роботтар қозғалыс кері байланысын, көру деректерін, момент есептеулерін және ЖИ болжамдарын бір уақытта өңдеу үшін үлкен есептеу қуатын қажет етеді. Қазіргі жүйелер GPU, өндірістік процессорлар, шеткі ЖИ акселераторлары және киберқауіпсіздікке бағытталған микроконтроллерлерді біріктіреді.

Жартылай өткізгіш компаниялар мен робототехника жасаушылар арасындағы серіктестіктер қазір қуат тиімділігі мен төмен кешігумен басқару архитектураларына көп көңіл бөледі. Бұл жүйелер күрделі ЖИ жүктемелерін басқара отырып, детерминистік жауап беру уақытын қамтамасыз етуі тиіс.

Неліктен дәл қозғалыс маңызды

Тұрақты адам тәрізді қозғалыс жоғары үйлестірілген сервожүйелерге, жетілдірілген мотор басқару алгоритмдеріне және дәл кері байланыс құрылғыларына тәуелді. Өріс бағытталған басқару алгоритмдері қозғалыс кезінде діріл мен механикалық тұрақсыздықты азайтып, момент шығуын тұрақтандыруға көмектеседі.

Өндірістік ортада моторлар, мойынтіректер және айналмалы машиналарды бақылау үшін алдын ала күтім жүйелері кеңінен қолданылады. Ұқсас бақылау стратегиялары робототехниканың сенімділігін діріл талдауы және нақты уақыттағы диагностика арқылы арттыруда, бұл үшін көбінесе Bently Nevada машиналарды бақылау шешімдері қолданылады.

Адам тәрізді роботтар ең үлкен әсер ететін салалар

Өндіріс және материалдарды өңдеу

Адам тәрізді роботтар бастапқыда адамға арналған жұмыс орындары бар нысандарда үлкен әлеует көрсетеді, олар тұрақты автоматтандыруға арналмаған. Қоймалар, жинау зауыттары және логистикалық орталықтар орналастыру үшін негізгі нысандар болып қала береді.

Бұл роботтар қайталанатын тасымалдау тапсырмаларын, машиналарды күту, орау операцияларын және қауіпті материалдарды өңдеуді кең ауқымды инфрақұрылымды қайта жобалаусыз орындай алады.

Энергетика, коммуналдық қызметтер және қауіпті операциялар

Энергия өндіру нысандары, теңіз платформалары және химиялық зауыттар да адам тәрізді робототехника үшін үлкен мүмкіндіктер ұсынады. ЖИ қолдаған жүйелер қауіпті аймақтарды тексеріп, клапандарды басқарып, діріл деректерін жинап, төтенше жағдайларда көмек көрсете алады.

Өндірістік киберқауіпсіздік талаптары өскен сайын, адам тәрізділер операциялық технология желілерін және нақты уақыттағы автоматтандыру инфрақұрылымын қорғайтын қауіпсіз басқару архитектурасында жұмыс істеуі тиіс.

Сала әлі де үлкен қиындықтарға тап

Жылдам даму қарқынына қарамастан, адам тәрізді робототехника әлі де маңызды инженерлік кедергілерге тап болуда. Батарея шектеулері, механикалық беріктілік, ЖИ қауіпсіздігін тексеру және сенімді адаммен өзара әрекеттесу ірі өндірістік енгізу үшін шешілмеген мәселелер болып отыр.

Баға да маңызды фактор болып қала береді. Қазіргі таңда жоғары деңгейлі адам тәрізді платформалар қымбат қозғалтқыштар, сенсорлар, процессорлар және бағдарламалық интеграцияны талап етеді, бұл көптеген нысандар үшін экономикалық тұрғыдан әлі де ақталмайды.

Дегенмен, даму қарқыны үдей түсуде. Жартылай өткізгіш сатушылар, автоматтандыру жабдықтаушылары, робототехника фирмалары және ЖИ компаниялары адам тәрізді жүйелерді ұзақ мерзімді стратегиялық нарық ретінде қарастыруда.

Өндірістік автоматтандыру үшін шешуші кезең

Адам тәрізді робототехника енді жай эксперименттік көрме емес. ЖИ, машина көру, өндірістік желілер және жетілдірілген қозғалыс жүйелерінің тоғысуы бұл платформаларды практикалық өндірістік құндылыққа итермелеп отыр.

Ең маңызды өзгеріс сыртқы түрінде емес. Негізгі жаңалық – бейімделгіштікте. Зауыттар өзгеріп отыратын жағдайларды түсініп, жұмысшылармен ынтымақтаса алатын және кең көлемді қайта бағдарламалаусыз жаңа операцияларды үйрене алатын жүйелерді талап етеді.

Келесі онжылдықта табысты адам тәрізді роботтар ең алдымен еңбек тапшылығы, қауіпті жағдайлар және операциялық икемділік айқын экономикалық құндылық тудыратын арнайы өндірістік рөлдерде пайда болады. Сенімділік, энергия тиімділігі және қауіпсіз ЖИ өзара әрекеттесуді шешетін компаниялар өндірістік автоматтандырудың келесі буынын қалыптастырады.

Автор: Даниэл Мерсер | Өнеркәсіптік жүйелер бойынша аға репортер

Даниэл Мерсердің өнеркәсіптік автоматтандыру, робототехника интеграциясы және қозғалыс басқару жүйелері бойынша 14 жылдан астам тәжірибесі бар. Оның тәжірибесіне Siemens қозғалыс платформалары, ABB робототехника жүйелері, Emerson өндірістік бақылау шешімдері және энергетика мен ауыр өнеркәсіп салаларындағы ірі өндірістік автоматтандыру жобалары кіреді.