上期,某机器人自动化公司设计经理李翔宇为大家分享了如何通过AI赋能工业机器人及相关配套夹具设计。文章发出后,网友们留言提出了很多关于如何加速AI部署和应用的相关问题,本期,设计经理李翔宇将为大家答疑解惑共同探索,工业机器人及配套夹具系统,如何通过AI优化设计流程,提升工业机器人智能化水平?
1、请您介绍下工业机器人的作用,它的设计过程有哪些特点?
答:工业机器人在生产加工领域有着广泛的应用场景,它作为自动化生产的基础,可以替代工人应用于危险、恶劣、枯燥以及人力难以完成的任务上,包括装配、焊接、喷涂、搬运、检测和清洁等,这些实际应用提高了生产效率、降低了成本并改善了产品质量。
由于工业机器人的结构比其他产品复杂,所以在设计工业机器人的过程中,我们会根据用户需求进行功能场景划分,将其分解为结构、驱动、感知、控制各个模块,再分别进行设计和验证,从而完成组装调试。此外,鉴于工业机器人是为企业自动化生产线服务的,所以我们不仅需要完成工业机器人相关配套装备,如上下料的夹具、物流托盘设计;还会针对某些个性化需求,例如特殊工作区域的尺寸和限制,以及对于工业机器人的安全标准和要求,进行机器人臂展优化、多轴设计并添加更多的安全功能。
图1 工业机器人配套快换单元设计(一种能够快速更换末端执行器的装置或系统)
2、您认为AI在工业机器人研发设计中扮演一个怎样的角色?
答:我认为AI是加速设计,缩短研发周期的重要抓手。首先,在产品设计阶段,我们可以基于AI更好地进行结构设计数据、仿真数据的分析,完成工业机器人的优化,例如根据客户不同的需求与应用场景,设计出不同的多轴联动,使其结构更加合理,具备更高的自由度,进而完成更加复杂的作业。
其次,我们可以通过融入机器视觉、深度学习,为一些弧焊、点焊的机器人工作单元赋予动态的感知能力,通过图像抓取和识别分析提升识别的精度、优化其运行的轨迹,并且还能将数据回传给上层信息系统。
最后,我们还可以基于AI对实时采集的数据进行建模分析,通过模型对比洞察生产过程中出现瑕疵品的原因,例如焊接过程中可能出现的焊偏、飞溅过多等问题,进一步提升产品质量。
图2 通过惠普Z系列Z4 G5 AI工作站完成机器人产线工艺规划与装配
3、您认为应用惠普工作站为我们工作带来了哪些价值?
答:我认为惠普Z系列Z4 G5 AI工作站更好地满足了我们使用AI的应用需求。惠普Z系列工作站凭借其高性能处理器和专业显卡以及出色的稳定表现,帮助我们能够实时完成边缘端工业机器人的数据处理工作,无需将所有数据都上传到数据中心和云端后再进行分析处理,将大量核心数据本地私有化,在保障数据安全的同时提高了数据处理的效率,使我们整体的工作效率得到了提升。
其中,通过上期我们提到的,私有化部署带来的高效的数据处理,大幅度缩短了我们设计仿真时间,让原本要近2小时的机器人仿真时间缩短至50分钟左右即可完成,效率提升了约60%。
图3 通过惠普Z系列Z4 G5 AI工作站进行工装夹具仿真分析
其次,我们通过惠普Z系列Z4 G5 AI工作站进行路径规划与碰撞检测算法,可以控制工业机器人更加高效地完成既定任务。我们在其搭载的英特尔®至强®W5-2455X高性能处理器助力下,不仅能够更快的完成数据准备、训练与可视化呈现;也能够完成工业机器人的设计优化,让数据分析和建模处理的时间从以前的2~3天缩短至1天完成,工作效率得到大幅度提升。与此同时,惠普Z系列Z4 G5 AI工作站通过了21,000+软硬件组合认证,有广泛的ISV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。
图4 通过惠普Z系列Z4 G5 AI工作站对工业机器人夹具进行设计调优
并且,在面对工厂可能存在的恶劣环境(如夏季温度极高)时,由于惠普Z系列Z4 G5 AI工作站搭载了全新的散热系统,并经过了超360,000小时的不宕机测试和军工标准测试,我们可以无需担心工作站在边缘端部署与应用时出现故障,极高的稳定性与可靠性保障了全程的稳定使用。
值得一提的是,哪怕在酷暑时节,工厂内温度环境难耐的情况下,也能为一些需要在边缘端进行数据采集的应用场景,进行实时数据分析优化。由于惠普Z系列Z4 G5 AI工作站强化了散热设计,并且拥有超过360,000小时的严苛测试,这种高可靠性使我们能够实时完成边缘端工业机器人的数据处理工作,无需将所有数据都上传到数据中心和云端后再进行分析处理,不仅保障了数据安全,还提高了数据处理的效率。
4、您是如何看待未来工业机器人发展方向的?如何将AI技术与工业机器人进行深度融合?
答:据国际机器人联合会(IFR)最新发布的《2023世界机器人报告》显示,2022年中国工业机器人产量达到44.3万套,同比增长超过20%,装机量占全球比重超过50%,是全球最大的机器人市场。随着未来用人成本的不断提高,工业机器人的装机量和应用场景将持续提升。除此之外,我认为AI、传感等技术也会推动工业机器人的创新步伐,使机器人在各个领域的性能变得更强。通过与AI的深度融合,未来工业机器人的结构会更加轻量化、更加可靠;同时在机器视觉和深度学习算法的助力下,工业机器人的感知和控制能力也会不断提升,未来搬运和物流场景会率先出现人机协作,多机器协作的场景。
随着工业机器人与AI的深度融合,在探索多样化应用场景的过程中,拥有一个强大的算力工作站平台是重要基础。未来,我们也将携手惠普Z系列工作站不断创新,基于客户需求实现工业机器人更加深度、更加柔性、更加智能的应用。
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