自2010年以來，中國制造業(yè)增加值連續(xù)12年位列世界第一。據(jù)《英特爾賦能產(chǎn)業(yè)智能化升級(jí)-機(jī)器人特刊2022》數(shù)據(jù)顯示，2021年，中國制造業(yè)增加值規(guī)模達(dá)31.4億元，占GDP比重27.4%。
圖：英特爾如何解決“3D視覺+機(jī)器焊接”的難題
受國內(nèi)制造業(yè)蓬勃發(fā)展的帶動(dòng)，中國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展也名列前茅，自2014年以來，中國已連續(xù)8年成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)國。其中，2020年中國新裝工業(yè)機(jī)器人占全球新裝工業(yè)機(jī)器人比例為43.8%；同年，中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)營收突破千億規(guī)模。
從現(xiàn)下來看，雖然中國工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)依然以國際廠商為主導(dǎo)，但近年來，中國內(nèi)資廠商奮起直追，已取得了一系列成果。據(jù)數(shù)據(jù)，中國內(nèi)資工業(yè)機(jī)器人市占率從2015年的18%提升至2021年的33%。
隨著中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)以及中國內(nèi)資廠商的逐年崛起，也為像英特爾這樣專注于半導(dǎo)體行業(yè)和創(chuàng)新科技領(lǐng)域的領(lǐng)先者，提供巨大的潛在應(yīng)用機(jī)會(huì)。這一點(diǎn)，從英特爾在各個(gè)垂直機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用也能窺得一二。
據(jù)了解，英特爾基于了英特爾酷睿處理器、英特爾FPGA、OpenVINO工具套件和英特爾oneAPI，在機(jī)器人視覺工程領(lǐng)域展開布局；而在物流機(jī)器人領(lǐng)域，英特爾酷睿處理器、英特爾實(shí)感攝像頭的賦能也滿足了AMR、AGV對(duì)復(fù)雜環(huán)境的高速處理、平穩(wěn)運(yùn)行的需求，以及高性能視覺傳感器為物流機(jī)器人提供物體深度信息。
以機(jī)器視覺為例，其為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用帶來了新的可能性，例如從固定位置固定物體抓取，到隨機(jī)位置隨機(jī)物體的抓取。然而，將機(jī)器視覺技術(shù)與機(jī)械手臂系統(tǒng)的整合，涉及到智能算法、三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理、手眼標(biāo)定、抓取系統(tǒng)等模塊的整合，需要專業(yè)的知識(shí)，對(duì)于機(jī)器人企業(yè)和系統(tǒng)集成商來說開發(fā)門檻和開發(fā)成本都很高。
因此，英特爾提供了一整套視覺參考抓取的參考代碼及性能優(yōu)化技術(shù)，通過采用深度傳感器的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)作為輸入，在軟件部分引入最前沿的智能抓取算法，并利用OpenVINO工具套件在英特爾平臺(tái)上進(jìn)行推理計(jì)算優(yōu)化，為機(jī)器人提供三維視覺定位和手臂引導(dǎo)的參考代碼。譬如，在焊接以及對(duì)高精度、穩(wěn)定性、智能化有高要求的工業(yè)領(lǐng)域，在英特爾視覺系統(tǒng)的賦能下，均成功實(shí)現(xiàn)降本增效的預(yù)期效果。
3D視覺+機(jī)器焊接
焊接作為熱加工，其先進(jìn)化技術(shù)一定程度上反映了一個(gè)國家的機(jī)械水平。
作為機(jī)械制造領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)之一，焊接是許多高新技術(shù)產(chǎn)品制造不可缺少的加工方法。例如，世界上最大的1200KW火電機(jī)組、700KW水電機(jī)組、1300KW的核電設(shè)備、重達(dá)1200噸的加氫反應(yīng)器、航天技術(shù)的運(yùn)載火箭、宇宙飛船、太空站以及微電子技術(shù)的元器件都是采用焊接技術(shù)完成制造。
然而，焊接對(duì)于技術(shù)又有著極嚴(yán)苛的要求，例如焊條直徑、運(yùn)條方法、焊條角度等都需要滿足特定的要求，因此工業(yè)焊接開始引入3D相機(jī)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)于曲面器件的3D識(shí)別與定位，更大范圍地滿足自動(dòng)化焊接需求。
但“3D視覺+機(jī)器焊接”在整個(gè)應(yīng)用過程中，依舊面臨著諸多痛點(diǎn)。譬如，當(dāng)產(chǎn)品產(chǎn)生弧光或者反光的時(shí)候，機(jī)器不能精準(zhǔn)焊接；其次，機(jī)器視覺算法速度比較滯后；第三，市面上的處理方案不多。
那么，有沒有行之有效的解決方案？信捷電氣給出了自己的答案。
為了進(jìn)一步解決機(jī)器不能精準(zhǔn)焊接、機(jī)器視覺算法速度比較滯后等難題，信捷電氣推出了基于英特爾酷睿處理器、英特爾FPGA、英特爾OpenVINO工具套件和英特爾oneAPI，并搭載創(chuàng)新性智能相機(jī)的X-SIGHT*3D機(jī)器視覺焊接解決方案。
圖：英特爾如何解決“3D視覺+機(jī)器焊接”的難題
X-SIGHT 3D機(jī)器視覺焊接解決方案由智能相機(jī)、視覺處理平臺(tái)、焊接機(jī)器人、信捷云等子系統(tǒng)構(gòu)成，可以通過激光視覺引導(dǎo)系統(tǒng)擬合焊接軌跡，并給出3D坐標(biāo)及焊接姿態(tài)，從而簡單、快速地識(shí)別焊縫。系統(tǒng)還能夠自動(dòng)識(shí)別點(diǎn)焊偏差值，給出最佳軌跡補(bǔ)償，并實(shí)時(shí)調(diào)整焊接偏移量，實(shí)現(xiàn)最佳焊接效果，從而降低企業(yè)焊接業(yè)務(wù)成本，提升焊接的效率與質(zhì)量。
英特爾FPGA、英特爾酷睿處理器、OpenVINO工具套件等產(chǎn)品與解決方案的應(yīng)用不僅幫助信捷電氣克服了目前“3D視覺+機(jī)器焊接”應(yīng)用過程中的挑戰(zhàn)，也讓X-SIGHT*3D機(jī)器視覺焊接解決方案焊接效率加倍、焊接質(zhì)量提升。
AI+3D+工業(yè)機(jī)器人
不僅僅是信捷電氣，為了滿足客戶需求解決應(yīng)用痛點(diǎn)，專注于3D視覺玩家梅卡曼德也同樣選擇攜手英特爾，推出相對(duì)前衛(wèi)的全新一站式解決方案。
為了應(yīng)對(duì)工業(yè)應(yīng)用對(duì)高精度、穩(wěn)定性、智能化的要求，梅卡曼德推出了基于英特爾酷睿處理器、OpenVINO工具套件、英特爾oneAPI的一站式“AI+3D+工業(yè)機(jī)器人解決方案”。
該方案通過Mech-Eye（工業(yè)級(jí)3D相機(jī)）和OpenCL、OpenMP技術(shù)獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再通過Mech-Vision（圖形化機(jī)器視覺軟件）和OpenVINO工具套件、OpenCV技術(shù)處理數(shù)據(jù)，最終Mech-Viz機(jī)器人智能編程環(huán)境）將數(shù)據(jù)與機(jī)器人集成，用于終端應(yīng)用。
在一些典型的工業(yè)場(chǎng)景中，例如工件上下料，需要工業(yè)機(jī)器人對(duì)不同的物體進(jìn)行深度學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練，然后用訓(xùn)練好的模型進(jìn)行圖像識(shí)別，搭配梅卡曼德的其他軟件產(chǎn)品控制機(jī)器人進(jìn)行無序抓取的工作。在沒有使用英特爾的產(chǎn)品和解決方案之前，梅卡曼德的訓(xùn)練速度和圖像識(shí)別效果有較大提升空間。
在使用了英特爾的產(chǎn)品和解決方案之后，梅卡曼德的方案很大程度上提升了深度學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練速度和圖像識(shí)別效果，最終提高了工業(yè)機(jī)器人的部署效率和識(shí)別準(zhǔn)確度。
結(jié)語
隨著人工智能、5G、邊緣計(jì)算和數(shù)據(jù)分析等相關(guān)技術(shù)的不斷完善，勢(shì)必會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，英特爾也將不斷助力機(jī)器人企業(yè)，開拓更多應(yīng)用場(chǎng)景，并提供靈活、可擴(kuò)展的工具和技術(shù)，打造端到端的行業(yè)解決方案，賦能行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
