人工智能(AI)和柔性机器人系统已成为工业自动化未来的关键技术,并在许多方面产生影响。
先进制造机器人研究所(ARM)的首席技术官Chuck Brandt指出,让机器人专家在房间里尖叫着跑出来的最快方法之一,是让工业机器人处理布料,这是一个出了名的疑难问题。
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Brandt说:“这就是为什么不仅在美国,而且在世界各地的服装设施中,看起来仍然和19世纪刚诞生时没啥两样,一排又一排由人操作的缝纫机。”
解决自动化领域的这一挑战,是ARM研究团队喜欢面对的问题。作为其开发未来制造技术承诺的一部分,ARM研究所促成了西门子、Bluewater Defense、Sewbo和加州大学伯克利分校的合作,创造了一种新的机器人组装工艺,将织物与水溶热塑性聚合物层压来加固服装。
从那时起,ARM研究所开发了一种新的系统,可以实现底部折边(在T恤底部进行圆形缝合的过程)和个人防护装备(PPE)的自动化质量保证流程。
然而,ARM研究所的未来主义项目远远超出了服装加工的范畴。2023年,该研究所预计将完成多个领域的研究,包括高精度自适应加工、高能材料的安全机器人处理和人工智能(AI)辅助机器人编程。
Brandt说:“一旦你将机器人技术付诸应用,就可以提高每位员工的生产力,改善工作条件。”
随着制造业本身发生根本性变化,AI和柔性机器人系统已成为关键技术。
“制造业正在从传统的低混合/大批量装置,过渡到通过高混合/小批量制造流程实现更多的定制。这就需要机器人系统,因为它可以随着产品的不同而快速、智能地适应。从技术角度来看,我们还没有达到这一目标,但总有一天会实现的。”Brandt说。
Apera AI公司的首席执行官Sina Afropise表示,制造业即将认识到AI对工厂的影响。Apera AI是一家总部位于加拿大温哥华,专门从事基于人工智能的机器人视觉应用公司。
很多公司已经开始探索这个领域。但很多制造业的工作流程,如组装、箱内分拣、进料和机器维护等,传统上并不是基于AI应用的理想选择。因此,制造商还没有意识到将其完全实现自动化的潜力。
Apera AI开发了一种由人工智能驱动的3D机器人制导技术。Afropise表示,短期内该公司的工作重点是为客户提供一整套技术,包括远远超出传统工业自动化系统能力的高价值任务。
“我们希望将一系列任务带到桌面上,从定位和路径规划到智能抓取和手持检查,而不是传统的检查装置,即零件在传送带上移动,相机只在零件经过时拍摄快照。”Afruise说。
Apera AI正在开发第二代视觉智能,被称为“4D视觉”,还开发了运动和抓握规划解决方案。下一步,该公司将推出人工智能检测解决方案Apera Inspect。最终成果是一整套支持制造应用、类似人类的技能。
Afrooze说,再往前一步,“我们可以期待更多的系统融入创造性解决问题的能力。像箱内分拣这样的任务,对机器人来说是一个挑战,因为它们很难准确地从箱中抓取零件。但人类可以很容易地做到这一点。”这就是技术的发展方向。AI将真正接管运动规划、抓取规划,并提出学习政策,自动引导机器人应对不同的工况。
随着智能化的发展,工业机器人的成本也将同时下降。Afropise估计,“这为制造企业打开了各种应用的大门,在以前,或者因为太贵,或者因为无法证明投资的合理性,在这些应用上无法考虑使用机器人。但当成本真正下降时,它会彻底改变游戏规则。”
ARM研究所的大部分工作,都集中在智能机器人领域。Brandt预计,未来几年将在这一领域实现快速增长。“每个人都看过这样的视频:汽车加工车间,一排工业机器人。这些技术都非常成熟。这些机器人往往只做一件事,一次又一次的重复,但做得非常好。但由于适应能力极为有限,它们不是你所说的‘智能机器人’。”
在一定程度上,Brandt受到了过去十年日益流行的协作机器人的启发,他设想了一种未来的制造业格局:人类和机器人可以使用自适应、灵活的机器人系统,安全有效地协作,这些系统可以轻松应对产品线的变化。尽管过去自动化应用可能是大公司的专利,但Brandt预计,未来几年中小型企业将以越来越快的速度采用机器人技术。
Brandt认为,人工智能等技术将改变我们看待制造业的方式,以及我们如何定义和实现不同层次的生产力,在劳动力方面也会经历新的方法和战略。
“这是无法回避的,”他说,“这并不是一个新的现象。在过去的几个世纪里,我们已经看到,随着新技术的出现和旧技术的退役,劳动力会发生变化并适应新现实。这将会很有趣。”