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用智能 开启无限可能丨AI引领智能工厂物流变革

2024-07-23e-works

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本文介绍了如何借助AI提升AGV搬运机器人智能化程度,加速研发设计流程。
       在制造企业智能工厂的演进历程中,AGV搬运机器人技术与人工智能(AI)的融合正改变着工厂智能物流格局。本期我们邀请到了某智能物流设备公司资深AGV研发工程师 建军为我们揭秘,如何借助AI提升AGV搬运机器人智能化程度,加速研发设计流程。
某智能物流设备公司资深AGV研发工程师 王建军
某智能物流设备公司资深AGV研发工程师 王建军

       拥有15年在自动化和机器人技术领域的工作经验。负责AGV系统的设计、开发和测试,包括路径规划、导航算法和控制系统。擅长跨学科团队合作,精通自动化系统设计、系统集成和软件开发。致力于通过技术创新推动智能物流解决方案的发展。

转型与变革:智能工厂物流谱写新篇章

       自动导向车(Automated Guided Vehicle,简称AGV)搬运机器人对于建设智能工厂至关重要。AGV搬运机器人技术与人工智能的融合,正成为推动企业物流系统向智能化迈进的强大力量,彻底革新了传统的仓储管理和运输流程。
图1 AGV智能搬运机器人在工作场景中的应用
图1 AGV智能搬运机器人在工作场景中的应用

挑战与突破:AI赋予AGV智能新飞跃

       在AGV搬运机器人的研发过程中,为确保其在多样化的工业环境中展现出卓越的可靠性与良好的稳定性,我们需要在AGV的结构设计、导航系统和运动控制、群控调度系统等方面寻找最佳的设计方案。但是传统设计方法不仅开发过程繁琐、开发周期长、试错验证成本高昂,而且完全依赖于过往的经验无法创新,导致在AGV搬运机器人系统的研发过程中难以快速高效的仿真模拟分析产品的关键性指标。

       1. 加速设计和建模过程,打造AGV虚拟样机

       为了克服这些挑战并提升研发效率、缩短开发周期,采用虚拟样机技术是科技型企业研发过程中的必经之路,此过程尤其需要性能卓越的硬件平台作为基础技术支撑,于是我们引入了惠普Z系列Z4G5 AI工作站。它搭载了新一代英特尔®至强®W系列处理器和专为高端设计工作而优化的NVIDIA® RTX™ A5000显卡,提供了强大的计算能力,不仅提升了AGV机器人开发设计建模的速度,而且仿真分析的时间也进一步得到压缩,显著提高了整体的研发效率,保证了产品质量,同时大大缩短了产品从概念到市场的时间。
图2 利用惠普Z系列Z4G5 AI工作站开发的虚拟样机
图2 利用惠普Z系列Z4G5 AI工作站开发的虚拟样机

       基于惠普Z系列Z4G5 AI工作站,我们能够更加精确、高效地应用CAD/CAE工具(如SolidWorks、abaqus、ANSYS等),快速处理复杂的3D模型和仿真数据。通过创建AGV机器人的3D数字模型,并运用仿真软件模拟AGV在不同工况、负载和环境条件下的性能,我们可以更加精确地进行AGV的设计和优化。这一过程在虚拟样机中不断优化迭代,显著降低了实体样机制作的需求与周期,让AGV机器人在整个开发生命周期及验证迭代过程中的性能得到了明显提升,确保其在现代智能工厂中能够高效、稳定地运行。
图3 利用惠普Z系列Z4G5 AI工作站处理复杂的3D模型和仿真数据
图3 利用惠普Z系列Z4G5 AI工作站处理复杂的3D模型和仿真数据

       2. 开展复杂的多物理场仿真计算,发现潜在问题

       此外,惠普Z系列Z4G5 AI工作站的卓越算力还帮助我们解决了AGV领域的一个关键难题:进行复杂的多物理场仿真计算。AGV机器人在实际运作中会同时受到力学、电气学和控制学等多种因素的影响。通过惠普Z系列Z4G5 AI工作站,我们能够同时考量到这些因素,进行多物理场耦合仿真,以优化AGV的运行效率和稳定性。利用这一强大的计算平台,我们能够模拟AGV在不同工作条件下的性能表现,包括负载、速度、路径规划以及与其他设备的交互,帮助我们快速识别潜在的设计缺陷和性能瓶颈,进而在量产导入前进行必要的调整和优化。
图4 基于惠普Z系列Z4G5 AI工作站开展复杂的多物理场仿真计算
图4 基于惠普Z系列Z4G5 AI工作站开展复杂的多物理场仿真计算

       与传统的多次物理样机试制实验相比,虚拟样机技术大大缩短了研发周期。过去需要25天左右才能完成的验证试验任务,现在用惠普Z系列Z4G5 AI工作站仅需7、8天即可完成,不仅将产品设计周期缩短了惊人的68%,而且显著提高了设计的准确性和可靠性。

       这得益于惠普Z系列Z4G5 AI工作站经过了360,000小时严苛测试,保障了虚拟样机运行过程中工作站的稳定性与安全性,并且惠普工作站通过了21000+软硬件组合认证,充分满足了我们对多款软件的应用需求,为AGV的创新与发展提供了强有力的支持。

       3.采用视频+AI算法,完成路径优化

       在繁忙的大型生产车间内,线边仓的货物曾高度依赖于工人们在仓库与生产线之间频繁地往返搬运,这不仅是对工人体力的严峻挑战,还会因为人为疏忽出现货物遗漏问题,导致生产线停工,严重影响了生产效率。

       为了有效解决这一问题,引入智能应用系统变得尤为关键。我们采用了视频+AI算法,针对线边仓空货位检测和实时告警的实际应用需求,利用AI开放平台训练的场景化AI算法,即时捕捉线边仓中无物料托盘的货位信息,并上传这些信息以联动AGV调度系统,实现自动补货。此过程中,AGV系统与AI技术的融合发挥了关键作用,通过智能路径规划、避障和任务分配,我们不仅提高了整个系统的效率和生产力,还确保了作业环境的安全与秩序。

       为了进一步提升该智能系统的运行效能与稳定性,我们继续选择借助惠普Z系列Z4G5 AI工作站来处理复杂的数据集和执行资源密集型任务。惠普Z系列Z4G5 AI工作站配备了高速的内存和大容量的存储解决方案,确保了数据处理和系统响应速度的及时性。在此基础上,AI算法能够更加高效地处理视频数据,实现空货位的精准即时检测,进一步优化AGV的路径规划及任务调度策略。惠普Z系列Z4G5 AI工作站的应用,使智能系统在数据处理和智能决策方面达到了新的高度,不仅提高了AGV调度系统的响应速度和准确性,更保障了生产流程的顺畅无阻,全面推动了生产车间的智能化转型与效率飞跃。
图5 完成路径优化算法
图5 完成路径优化算法

引领与超越:AGV智能探索新方向

       随着各项技术的不断深入和应用,我们在AGV领域的研发和制造过程中不断突破技术障碍,解决了众多复杂问题。目前,AGV行业正以迅猛的速度向技术创新和智能化转型发展,无论是进行复杂的路径规划模拟、高精度的地图构建、多场景的仿真测试,还是应用AI技术进行智能决策支持,惠普Z系列Z4G5 AI工作站都以其稳定而高效的性能,为AGV研发团队提供了强大的计算支持,加速了从概念到实际应用的整个创新过程,为公司的持续发展和市场竞争力提供了坚实的基础。
图6 惠普Z系列Z4G5 AI工作站
图6 惠普Z系列Z4G5 AI工作站

       总之,惠普Z系列Z4G5 AI工作站在AGV领域的研发和制造中发挥了不可替代的作用。它不仅提高了研发效率,加快了产品创新的步伐,更为我们在激烈的市场竞争中赢得了宝贵的时间和技术优势,为公司的长期发展和行业领导地位奠定了坚实的基础。未来我们也将探索在更多场景、更多环节中基于惠普工作站的强大性能,加大力度、加快速度地推进技术研究与方案创新。
责任编辑:吴婕
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