وقتی روبات‌ها می­‌بینند

“یک حس بیشتر به منظور عملکرد بهتر”

 

در این مطلب با عنوان وقتی روبات‌ها می­‌بینند قصد داریم تا یکی دیگر از موارد بازارها و کاربردهای باسلر را برای شما توضیح دهیم، لطفا با ما همراه باشید.

ماشین‌ها و ربات ها وقتی که قدرت بینایی داشته باشند عملکرد بالایی پیدا می­کنند و با انعطاف بیشتری می­توان از آن‌ها استفاده کرد. دوربین‌ها و سیستم‌های پردازش تصویر در ترکیب با روبات‌ها چه کاربردهایی دارند؟ و چه عواملی باید در هنگام استفاده از آنها در نظر گرفته شود؟

 

وقتی روبات‌ها می‌یینند

 

روبات‌ها با دقت و سرعت مداوم، و به طور خستگی ناپذیری حتی خسته کننده‌ترین کارها را با اطمینان بسیار بالا به صورت شبانه روزی انجام می­دهند. مطابق تعریف استاندارد EN 775 اروپا، ربات‌ها “دستگاه‌هایی با کنترل خودکار، قابلیت برنامه‌ریزی مجدد، با کنترل چند‌منظوره با درجات مختلفی از آزادی” هستند. به دلیل قابلیت‌های روزافزون روبات‌ها در دهه­‌های اخیر، ثابت شده است که آن‌ها در بسیاری از بخش‌های صنعتی به عنوان راه حل­های بسیار مفید و اقتصادی در نظر گرفته می­شوند. به همین دلیل است که استفاده از آن‌ها در سراسر جهان در حال افزایش است: بر اساس گزارش جهانی رباتیک از فدراسیون بین المللی رباتیک، 422000 ربات در سال 2018 در جهان تحویل داده شده است، و رکورد فروش 16.5 میلیارد دلاری آمریکا را به خود اختصاص داده است. اگرچه IFR انتظار دارد که این میزان رشد در سال 2019 در سطح رکورد تعیین شده در سال 2018 ثابت باقی بماند، اما رشد ​​قابل توجهی با افزایش 12 درصدی از سال 2020 تا 2022 پیش‌بینی شده است. سنگاپور پیشگام جهانی در استفاده از این دستگاه های قابل انعطاف است: در سال 2018 ، 831 ربات به ازای هر 10 هزار کارمند وجود داشت. آلمان با تراکم 338 ربات در ازای هر 10،000 کارمند مقام سوم قابل احترامی را به خود اختصاص داده است. بنابراین این فناوری نقش بسزایی در درجه بالای اتوماسیون ایفا می­کند که برای تولید اقتصادی انواع کالاها خصوصاً در کشورهای با دستمزد بالا بسیار ضروری است.

 

وقتی روبات‌ها می‌یینند

 

دستیابی به اهداف بالاتر با افزودن قدرت بینایی:

روبات‌های مدرن صنعتی معمولاً دارای تعداد معینی حسگر هستند – به عنوان مثال، برای تشخیص و گرفتن قطعات یا توقف حرکت در صورت بروز خطر. با این حال ، داده‌های ثبت شده توسط سنسورهای سنتی تنها اطلاعات محدودی را فراهم می­‌کند. برای سیستم‌هایی که دارای پردازش تصویر هستند و می‌توانند از آن برای ضبط و ارزیابی جزئیات بیشتر استفاده کنند مزایای قابل توجهی وجود دارد. ربات‌ها با استفاده از یک سیستم بینایی و استفاده از تصاویر ارزیابی شده دوربین به عنوان پایه، از قابلیت تصمیم‌گیری به مراتب بهتری برای واکنش های انعطاف‌پذیر در برابر شرایط غیر‌منتظره برخوردار هستند. این قابلیت به ویژه در بخش با رشد بالا به اصطلاح cobots بسیار مهم است: این ربات‌های مشارکتی به منظور همکاری مستقیم با انسان بدون هیچ گونه وسیله محافظت کننده ای تولید شده اند – در اینجا اولویت اصلی جلوگیری از بروز حوادث و نیز هرگونه خطر تهدیدکننده سلامتی همکاران انسانی است. همچنین استفاده از ربات ها می‌تواند منجر به افزایش هزینه‌ها و زمان بیکاری شود – به عنوان مثال، در صورتی که از طریق حرکات نادرست به قطعات کار یا سایر دستگاه‌های اتوماسیون آسیب برسانند. در اینجا نیز، سیستم دوربین به افزایش ضریب اطمینان سیستم‌ها همراه با روبات‌های یکپارچه کمک می­‌کند.

علاوه بر جلوگیری از این نوع موقعیت‌­های ناخواسته، “ربات‌هایی که می­‌بینند” مزایای بسیار دیگری نیز دارند: آنها فرآیندهایی با انعطاف پذیرتری بیشتری را امکان پذیر می­‌کنند، زیرا از داده­‌های تصویری ارزیابی شده می‌­توان به جهت کنترل دقیق حرکات رباتیک استفاده کرد. اگر یکی از اجزا در محل درست و از پیش تعیین شده خود قرار نگرفته باشد، حتی یک عملکرد ساده مانند گرفتن اشیا در یک موقعیت خاص نیز بدون استفاده از پردازش تصویر با شکست مواجه می‌­شود. در بسیاری از موارد، این مسئله در مورد یک سیستم رباتیک تقویت شده با سیستم بینایی مشکلی ایجاد نمی­‌کند: یک دوربین از مولفه‌ای که در جای صحیح قرار نگرفته است تصویری می­‌گیرد، تجزیه و تحلیل تصویر انحراف آن را نسبت به موقعیت از پیش تعیین شده محاسبه می‌­کند و سپس مختصات گرفتن 2D یا 3D اصلاح شده را به سیستم کنترل ربات ارسال می­‌کند. در محدوده‌های وابسته به فرآیند، این روش اطمینان حاصل می‌­کند که اجزا به طور قابل اعتمادی انتخاب می‌شوند. چالش نهایی در برداشتن اجزا اصطلاحاً برداشتن سطل است: برای اینکه یک ربات بتواند قطعات نامرتب در یک ظرف را بردارد، نیاز به سیستم‌های بینایی پیشرفته دارد. آنها جزء قابل انتخاب بعدی را به همراه مشخصات دقیق موقعیت سه بعدی آن تشخیص می‌­دهند و این اطلاعات را به ربات ارسال می­‌کنند. بر اساس وضعیت فعلی این تکنولوژی، این کار بدون استفاده از پردازش تصویر در بسیاری از موارد غیرقابل انجام است.

 

وقتی روبات‌ها می‌یینند

 

تنظیم صحیح سیستم بینایی بسیار مهم است:

اینکه کدام سیستم پردازش تصویر می تواند به طور بهینه ای با یک ربات در یک کاربرد خاص ترکیب شود، به عوامل مختلفی بستگی دارد. یکی از معیارهای اساسی موقعیت دوربین در سیستم است: مثلاً دوربین می‌تواند همیشه در بالای سلول ربات (“خارج از بازو”) نصب شود یا اینکه مستقیماً به بازوی ربات متصل شود (“روی بازو”). در سناریوی دوم، “حس بینایی” ربات بسیار نزدیک به عملکرد یا گیرنده در دسترس است، اما برای حرکت دادن آن لازم است که وزن دوربین در کمترین حد ممکن، شتاب و لرزش بسیار قوی و مسیریابی کابل به خوبی طراحی شده و برای ربات‌ها مناسب باشد.

همچنین قبل از توسعه یک ربات “قادر به مشاهده” ، لازم است به این سوال اساسی پاسخ دهید که گزینه بهتر برای انجام این کار یک دوربین صنعتی سنتی یا اصطلاحا یک دوربین هوشمند است. در دوربین‌های هوشمند، تصاویر گرفته شده مستقیماً در محفظه دوربین تجزیه و تحلیل می‌شوند، در حالی که دوربین‎های صنعتی تصاویر خود را برای تجزیه و تحلیل به یک سیستم PC منتقل می­کنند، که به طور کلی نسبت به دوربین‌های هوشمند دقت و سرعت بالاتری را برای پردازش تصویر به ارمغان می­اورند. هر دو آنها مزایا و معایب خاص خود را دارند، بنابراین معیارهایی مانند دقت لازم، سرعت فرآیندها و حرکات، نوع محیط صنعتی، کلاس محافظتی لازم سیستم دید، ظرفیت تحمل بار ربات، نوع ارتباطات ترجیحی، یا شرایط تأثیرگذار دیگر، همه بر اینکه که کدام سیستم پردازش تصویر راه حل بهینه‌ای برای کاربرد مربوطه است تاثیرگذار هستند.

با این حال، دوربین تنها عامل تعیین کننده در استفاده موفق از سیستم‌های دید رباتیک نیست. نورپردازی یک عنصر مهم برای هر سیستم پردازش تصویر است. دوربین‌ها قادرند تنها با نورپردازی بهینه، تصاویر با کیفیت لازم را ضبط کنند و در نتیجه تجزیه و تحلیل‌هایی قابل اعتماد را ارائه دهند. نورشناسی نیز در ضبط تصویر نقش مهمی دارد. در برنامه‌های دید ربات با معماری “روی بازو”، یکی از مواردی که باید از آن اطمینان حاصل شود این است که ارتعاشات و شتابها منجر به تغییر در تنظیمات دیافراگم نمی­‌شود. اگر فواصل کاری غالبا در حال تغییر باشد، لنزهای فوکوس خودکار یک راه حل مناسب به نظر می‌­رسند. به ویژه در مورد کاربردهای “روی بازو” ، حتی کابل کشی سیستم دید نیز تأثیر مهمی در پایداری کل سیستم ایفا می‌­کند: به دلیل حرکات مداوم ربات، باید از کابل‌های خاص یا حتی زنجیرهای کششی مقاوم در برابر پیچش و خم شدن استفاده شود تا ارتباطات در هر زمان به درستی کار کند.

 

وقتی روبات‌ها می‌یینند

 

ادغام‌های پیچیده:

این نرم‌افزار علاوه بر انتخاب سخت‎‌افزار مناسب برای دید مطلوب ربات “قادر به مشاهده”، نقش اساسی در موفقیت اقتصادی این نوع سیستم‌ها دارد. قاعدتا روبات‌ها، گیرنده‌های احتمالی مورد نیاز، دوربین‌ها و حتی گاهی سیستم‌های روشنایی با کنترل‌های اختصاصی خود کار می‌­کنند. بنابراین یکپارچه سازی تمام زیر سیستم‌ها، برنامه‌نویسی و کنترل آن‌ها و همچنین اطمینان از عملکرد مناسب ارتباطات در همه سطوح، به طراحی پیچیده‌ای نیاز دارد. در بخش عمده، کل هزینه‌های اجرای چنین سیستم هایی غالباً به مدت زمان توسعه آن‌ها بستگی دارد. در نتیجه، عامل تعیین کننده این است که آیا می­‌توان با کمترین تلاش، عملکردهای پیچیده را با نرم افزار موجود و ابزارهای برنامه نویسی سازگار انجام داد.

به عبارت دیگر، اجرای ربات‌های “قادر به مشاهده” کار ساده‌ای نیست. با این حال، فرصت‌­های جذاب ناشی از افزودن قابلیت بینایی به یک طرح اغلب این تلاش ها را توجیه می‌­کند و راه حل‌­های نوآورانه و انعطاف پذیر را در بسیاری از کاربردهای صنعتی امکان پذیر می­‌کند.

 

وقتی روبات‌ها می‌یینند

 

دوربین‌های Basler
منبع