工业机器人作为“制造业皇冠顶端的明珠”，对现代加工制造行业至关重要。在人工智能、云计算及工业物联网深度融合背景下，工业机器人的感知、控制和预测能力不断升级，将在企业生产效率、产品质量进阶以及个性化水平发展中扮演关键角色。本期我们邀请到了某机器人自动化公司设计经理李翔宇为我们揭秘，如何借助AI提升工业机器人智能化程度，加速研发设计流程。
       负责公司项目方案设计、整体规划和项目运营。主要包括产品焊接、搬运、自动上下料等产线的工艺策划、节拍分析及产线布局等。通过结合仿真模拟智能制造技术与整体运营规划思路，助力提升公司自动化率与制造效率。

工业机器人先锋引领，为自动化生产奠定“坚实基础”

       工业机器人作为制造企业实现自动化生产的重要抓手，可广泛应用于搬运、分拣、切割、焊接、装配等环节，它不仅能够在恶劣环境下完成高强度作业任务，还能够保证精度和可靠性，为企业降本增效。IDC（国际数据公司）2023年调研数据显示，超50%用户认为机器人对其业务运营起到重要作用，40%以上用户计划在未来3年中针对机器人领域进行重大投入，其中工业机器人则是至关重要的方向。

       在此背景下，我们研发人员一直致力于机器人自动化、智能化应用和革新。随着工业机器人与数字化技术的融合，我们研发部也在不断结合传感器、计算机图形学、人工智能等技术，深入探索更加多样化的应用创新场景，全面提升工业机器人智能化水平。例如：结合生成式AI简化机器人编程，让工业机器人具备快速切换及柔性制造等能力；借助机器视觉算法，让工业机器人实现精确质检、自动筛选缺陷品的水准，并及时反馈给工厂信息系统，进一步为企业降本增效。
工作站平台赋能创新，为机器人加装“智慧大脑”

       在不同应用场景进行工业机器人研发设计初期，首先，我们会结合用户需求，确定机器人的基本参数，如外形、尺寸、材质等。其次，我们会完成机器人的结构搭建，包括传动系统、控制系统以及机器人控制系统等环节，保证机器人能够完成目标工作。再次，我们会根据图纸，完成机器人的加工装配。最后，我们会对机器人进行测试与调整，最终确保其能够正常工作，满足用户需求。为提升工业机器人智能化水平，我们在工业机器人的感知能力、作业精度和远程控制联网等方面不断精进创新，但在阶段中我们也遇到了不少挑战：

       Step 1.精细拆分设计环节，化解装配算力不足的痛点

       随着企业生产制造工艺的多样化，与工业机器人协同工作的工装夹具结构也逐渐变得复杂。为了应对这一挑战，我们在设计阶段就会对图纸进行精确的细化与拆分，其中更是覆盖到机器人本体、外围设备、焊接设备、安全设施以及电气控制系统的每一个环节。此外，过程还包括了：针对工业机器人安全控制、照明等辅助设施进行周密规划。

       然而在进入整体装配阶段后，我们经常面临现工作站和PC混用时算力不足的困境，导致设计调整过程出现较长等待时间。在对部分附件比如平移、缩放等局部点进行修改操作时，即时性要求非常高，涉及到高质量的图形渲染时，就会出现每一帧界面的拖拽都有1~2秒的卡顿现象，严重影响企业生产效率。

       为了解决这一问题，我们需要引入性能更高的计算平台，以提升设计和装配过程中的响应速度和流畅度。通过强化计算能力，我们可以确保即便是在对工装夹具进行复杂的设计和调整时，亦能实现快速、准确的操作，进而实现全面工作效率的显著提高。
       借助惠普Z系列Z4 G5 AI工作站配备的英特尔®至强®W5-2455X高性能处理器和NVIDIA® RTX™ A5000专业显卡，我们能够更加高效地完成整体装配工作的同时，清晰反馈出工业机器人在组合后的基本情况，确保在进行模型转换与编辑时，实现快速替换与流畅显示。机器人整体装配时间从原来约3小时缩短到1小时左右，效率提升60%以上。
       Step 2.保证机械结构精度，提升效率确保稳定

       工业机器人的应用离不开用户的实际需求，在结构设计阶段，我们需考虑到多关节机械手和多自由度机器装置的细节之处，保证加工过程中的精度和稳定性，所以我们必须对其惯性参数和结构参数进行持续优化，并通过CATIA和SOLIDWORKS软件进行有限元分析和运动仿真，保证机器人的质量、刚度合理分布，进而提高机器人的动态性能。

       前面提到我们研发部是普通工作站和PC混用状态，且普遍服役时间较长，性能和表现能力不足。其次，在整个研发的过程中，由于本地私有化部署的限制，需要将相关数据和文件上传到云端，在排队上传的过程中，研发人员往往需要等待，增加了完工时间。而且更重要的是上传到云端的数据存在一定的泄露风险

       针对这些问题，我们研发部门统一认为，这部分工作集中在配置较高且算力较强的专业工作站上完成会大大提升我们的工作效率并确保核心数据本地私有化部署的安全。在保障数据安全的同时，也节省了研发人员排队上云的时间。并且凭借惠普Z系列Z4 G5 AI工作站搭载的专业显卡，在自身机器上快速实现机器人各项性能的分析并完成运动仿真工作，将大量核心数据本地私有化，保障数据安全的同时提高了数据处理的效率。完成仿真所需时间从原本的近2小时缩短至1小时即可完成，效率提升了近50%。并且惠普Z系列Z4 G5 AI工作站搭配的内存ECC纠错技术，更能够有效避免未知随机错误的产生，全面保证整个运动仿真过程的稳定性。此外，仿真过程涉及到多款软件，需要确保各种软件应用的兼容性，惠普Z系列Z4 G5 AI工作站通过了21,000+软硬件组合认证的广泛合作生态，能够保证各种软件的兼容适配，帮助我们更快速地设计出理想的产品方案。 
       Step 3. 融入AI应用，深化机器人应用场景

       为突破多关节高精度运动解算，我们会对机器人进行运动控制和智能运动规划算法创新，使其能够更好地完成智能抓取、柔性装配及快速更换等功能。在这部分中，我们需要通过建模分析，完成智能判断决策模块的设计。此外，我们还会为机器人添加视觉引导，在三维图像中获取目标轨迹来实现位置定位，并以此引导工业机器人的各项操作，提高机器人智能水平。

       由于整个建模分析和数据处理都需要强大的算力支持，而目前PC和工作站的混用导致了较长的等待时间。现在，通过借助惠普Z系列Z4 G5 AI工作站配备的高性能NVIDIA® RTX™ A5000专业显卡，数据分析和建模处理的时间从原本2~3天缩短到1天即可完成，工作效率大幅提升。并且，惠普Z系列Z4 G5 AI工作站通过了360,000小时不宕机测试，能够保证在执行长时间的建模分析和数据处理等高强度任务时稳定运行，减少设计任务时的系统故障风险。

深化机器人新品研发，为千行百业提供“创新源泉”

       面对未来工业机器人市场的多样化需求，惠普Z系列Z4 G5 AI工作站能够显著提升我们的研发效率，基于其强大的数据运算与图形、图像处理能力让，我更能加快完成工业机器人新品设计，实现更高的可持续性和创新能力。

       未来，我们将依托惠普Z系列工作站提高机器人控制系统功能和智能化水平，深入拓展机器人产品系列，并以高端化、智能化的产品满足各行业用户的多样化需求。